PROFIBUS PA. Von Dr.-Ing. Christian Diedrich Dr.-Ing. Thomas Bangemann Dr.-Ing. Jörg Hähniche Dipl.-Ing. Axel Pöschmann Dipl.-Ing.

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1 PROFIBUS PA Von Dr.-Ing. Christian Diedrich Dr.-Ing. Thomas Bangemann Dr.-Ing. Jörg Hähniche Dipl.-Ing. Axel Pöschmann Dipl.-Ing. Christoph Schmidt Oldenbourg Industrieverlag München

2 Inhaltsverzeichnis Zum Geleit Vorwort V IX Inhaltsverzeichnis / PROFIBUS-Übersicht Feldbuseinsatz in Automatisierungssystemen PROFIBUS-Architektur PROFIBUS-FMS PROFIBUS-DP PROFIBUS-PA Zusammenfassung 7 2 PROFIBUS-PA-Übersicht Historische Entwicklungsetappen von PROFIBUS-PA Positionierung von PROFIBUS-PA auf dem Feldbusmarkt Einführungsbeispiel Beschreibung des Einführungsbeispiels Betriebszustände der Demonstrationsanlage 16 3 Geräteentwicklung Der Weg zum PA-Gerät Implementierung derlec Schnittstelle Implementierung der RS485-Schnittstelle Verfügbare Komponenten (Auswahl) Beispielhafte Hard- und Softwarelösung Verbindliche Referenzen 29 4 Inbetriebnahme Installation Kabel Verbindungstechnik Unterstützende Werkzeuge 39 XI XI

3 Inhaltsverzeichnis Kopplung von Bussegmenten Terminierung von Bussegmenten Schirmung Auslegung von PROFIBUS-PA Netzen Leistungsbilanz Auswahl und Zusammenschaltung von Komponenten Konfiguration des zyklischen Datenverkehrs Überblick DieGSD-Datei Konfigurierung eines Masters Parametrierung der PROFIBUS-PA-Slaves Aufgabenstellung Parametrierung mit Commuwin II Parametrierung mit SIMATIC PDM Parametrierung mit SMART VISION Test und Parametrierung mit PROTest Parametrierung mit DTM-Komponenten und Leitsystemintegration 61 5 Interoperabilität von PA-Geräten Voraussetzungen für Interoperabilität Der Zertifizierungsprozeß im Rahmen der PNO Tests von Feldgeräten der Verfahrenstechnik Testumfang für PROFIBUS-PA-Geräte Statischer Check Allgemeineinbetriebnahmeprüfung Test der physikalischen Eigenschaften GSD-Prüfung Konformitätstest für das Protokoll Profiltest Prüflabore für PROFIBUS-PA 74 6 PROFIBUS-PA Profil- Spezifikation Übersicht, Einleitung Ableitung der Funktionsblockstruktur Profilfunktionen einer beispielhaften Signalkette Darstellung von Sensorkennwerten Kalibrieren Linearisierung 84 XII

4 6.4.4 Maßeinheit des Primary Value Meßwertskalierung Filterung des Meßwertes Grenzwertkontrolle Betriebsarten Statusbildung Fail-Safe-Verhalten Gerätebezogene Kenndaten und Funktionen Das auslesbare Typenschild Schreibzugriffskontrolle des PA-Profils Warm- und Kaltstart des Gerätes über den Bus Das Umschalten der gültigen IDENT_Number des Gerätes Allgemeine Profildefinitionen und -funktionen Blockbildung, Parameterdefinition und Standardparameter Geräte-Management (Device Management) Ausgabe von Stellwerten Zugriffsmechanismen auf Profilparameter Übersicht Azyklische Kommunikation Zyklische Kommunikation Zusammenwirken von zyklischer und azyklischer Kommunikation Das Blockmodell Geräteadministration ("Physical Block ") : Elektro-physikalischer Wandler ("Transducer Block") Signalverarbeitung ("Function Block") Modularität von Geräten Profilübersicht Blockübersicht Funktionsübersicht Best Practice bei der Umsetzung des PA-Profils in Geräte Blockaufteilung auf die Slots Geräte mit mehreren Prozeßgrößen Geräte mit mehreren Batch-Parametersätzen Austauschbarkeit von Geräten Ausprägung als Multi-Variable Device Nutzung der Skalierungsmöglichkeiten Aktivitäten zur Profilbildung PROFIBUS-DP-Spezifikation - Anwenderschicht Geräte- und Objektmodell der Anwendungsschicht xni

5 Inhaltsverzeichnis Einführung in die Geräteklassen Modulkonzept von PROFTBUS-Geräten und grundlegende Adressierung Erweiterung der Adressierung und vollständiges Applikationsmodell Austausch der zyklischen Daten nach dem DPV1- Modell Diagnose und Statusmeldungen nach dem DPVl-Modell Parametrierung nach dem DPV1- Modell Konfigurierung nach dem DPV1- Modell Datenaustausch auf dem zyklischen Kanal Der Austausch von Bedarfsdaten nach dem DPVl-Modell Kommunikation mit einem DP-Master (Klasse 2) Kommunikation mit einem DP-Master (Klasse 1) Hinweise zum zeitlichen Busverhalten des DPVl-Modells PROFIBUS-Spezifikation - Buszugriffsverfahren Einleitung Telegrammstrukturen und Telegrammzeichen Token-Telegramm ' Statusabfrage Aufruftelegramme Antworttelegramm Telegrammzeichen Nachrichtenzyklen Datenaustausch - zyklisch Datenaustausch - azyklisch : Status Abfrage Tokenweitergabe Parametrierung eines PROFIBUS Systems Mono-Master-System Multi Master System PROFIBUS-Spezifikation - Übertragungstechnik - IEC Technische Merkmale von PROFIBUS-PA (IEC Physik) Synchrones Übertragungsformat Anpassung an die Schicht 2 Schnittstelle Schicht 1/2 Management Eigensichere Übertragungstechnik nach IEC Glossar Abkürzungsverzeichnis Literatur 229 XTV

6 13 Anhang Kodierungen Beispiel GSD für einen Analogen Eingang 255 XV