PROFIBUS-DP. B Schnittstellenbeschreibung 07.01/

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1 PROFIBUS-DP B Schnittstellenbeschreibung 07.01/

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3 Inhalt 1 Einleitung Vorwort Typografische Konventionen Warnende Zeichen Hinweisende Zeichen Profibus-Beschreibung Profibusarten RS485-Übertragungstechnik PROFIBUS-DP Konfiguration eines PROFIBUS-Systems Die GSD-Datei Vorgehensweise bei der Konfiguration Der GSD-Generator Allgemein Bedienung Beispielbericht Anschlußbeispiel Bildschirmschreiber GSD-Generator SPS-Konfiguration Gerätespezifische Daten Systemvoraussetzungen Anschlußplan Einstellung der Slave-Adresse Diagnose- und Statusmeldungen Azyklische Daten SPS-Daten im 16-Bit-Format Bitweise codierten Binärsignale Ext. Eingänge bei einer Störung des Datenaustausches Datenformat des Bildschirmschreibers 33

4 Inhalt

5 1 Einleitung 1.1 Vorwort B Lesen Sie diese Schnittstellenbeschreibung, bevor Sie das Gerät in Betrieb nehmen. Bewahren Sie die Schnittstellenbeschreibung an einem für alle Benutzer jederzeit zugänglichen Platz auf. Bitte unterstützen Sie uns, diese Schnittstellenbeschreibung zu verbessern. Für Ihre Anregungen sind wir dankbar. H Sollten bei der Inbetriebnahme Schwierigkeiten auftreten, bitten wir Sie, keine unzulässigen Manipulationen vorzunehmen. Sie könnten Ihren Garantieanspruch gefährden! Bitte setzen Sie sich mit der nächsten Niederlassung oder mit dem Stammhaus in Verbindung. E Bei Rücksendungen von Geräteeinschüben, Baugruppen oder Bauelementen sind die Regelungen nach DIN EN Schutz von elektrostatisch gefährdeten Bauelementen einzuhalten. Verwenden Sie nur dafür vorgesehene ESD-Verpackungen für den Transport. Bitte beachten Sie, daß für Schäden, die durch ESD verursacht werden, keine Haftung übernommen werden kann. ESD=Elektrostatische Entladungen 3

6 1 Einleitung 1.2 Typografische Konventionen Warnende Zeichen Die Zeichen für Vorsicht und Achtung werden in diesem Handbuch unter folgenden Bedingungen verwendet: V A E Vorsicht Dieses Zeichen wird benutzt, wenn es durch ungenaues Befolgen oder Nichtbefolgen von Anweisungen zu Personenschäden kommen kann! Achtung Dieses Zeichen wird benutzt, wenn es durch ungenaues Befolgen oder Nichtbefolgen von Anweisungen zu Beschädigungen von Geräten oder Daten kommen kann! Achtung Dieses Zeichen wird benutzt, wenn Vorsichtsmaßnahmen bei der Handhabung elektrostatisch entladungsgefährdeter Bauelemente zu beachten sind Hinweisende Zeichen H Hinweis Dieses Zeichen wird benutzt, wenn Sie auf etwas Besonderes aufmerksam gemacht werden sollen. v abc 1 h Verweis Dieses Zeichen weist auf weitere Informationen in anderen Handbüchern, Kapiteln oder Abschnitten hin. Fußnote Fußnoten sind Anmerkungen, die auf bestimmte Textstellen Bezug nehmen. Fußnoten bestehen aus zwei Teilen: Kennzeichnung im Text und Fußnotentext. Die Kennzeichnung im Text geschieht durch hochstehende fortlaufende Zahlen. Handlungsanweisung Dieses Zeichen zeigt an, daß eine auszuführende Tätigkeit beschrieben wird. Die einzelnen Arbeitschritte werden durch diesen Stern gekennzeichnet, z. B.: h Taste h drücken h Bestätigen mit E 4

7 2.1 Profibusarten 2 Profibus-Beschreibung PROFIBUS ist ein herstellerunabhängiger, offener Feldbusstandard für vielfältige Anwendungen in der Fertigungs-, Prozeß- und Gebäudeautomation. Die Herstellerunabhängigkeit und Offenheit ist durch die internationale Norm EN geregelt. PROFIBUS ermöglicht die Kommunikation von Geräten verschiedener Hersteller ohne besondere Schnittstellenanpassung. PROFIBUS ist sowohl für schnelle zeitkritische Datenübertragungen, als auch für umfangreiche und komplexe Kommunikationsaufgaben geeignet. PROFIBUS besteht aus einer Familie von drei Varianten. Die PROFIBUS Familie PROFIBUS-DP PROFIBUS-PA PROFIBUS-FMS Diese auf Geschwindigkeit und niedrige Anschlußkosten optimierte PROFI- BUS-Variante ist speziell für die Kommunikation zwischen Automatisierungssystemen (SPS) und dezentralen Feldgeräten (typische Zugriffszeit < 10ms) zugeschnitten. PROFIBUS-DP ist geeignet als Ersatz für die konventionelle, parallele Signalübertragung mit 24V oder 0/4-20mA. DPV0: Zyklischer Datentransfer: --> wird vom Bildschirmschreiber unterstützt. DPV1: Zyklischer und azyklischer Datentransfer: --> wird vom Bildschirmschreiber nicht unterstützt. DPV2: Zusätzlich zum zyklischen und azyklischen Datentransfer wird die Salve-to-Slave-Kommunikation durchgeführt: --> wird vom Bildschirmschreiber nicht unterstützt. PROFIBUS-PA ist speziell für die Verfahrenstechnik konzipiert und erlaubt die Anbindung von Sensoren und Aktoren, auch im explosionsgefährdeten Bereich, an eine gemeinsame Busleitung. PROFIBUS-PA ermöglicht die Datenkommunikation und Energieversorgung der Geräte in Zweileitertechnik gemäß dem internationalen Standard IEC Dies ist die universelle Lösung für Kommunikationsaufgaben in der Zellebene (typische Zugriffszeit ca. 100ms). Die leistungsfähigen FMS-Dienste eröffnen einen breiten Anwendungsbereich und große Flexibilität. FMS ist auch für umfangreiche Kommunikationsaufgaben geeignet. 5

8 2 Profibus-Beschreibung 2.2 RS485-Übertragungstechnik Die Übertragung erfolgt gemäß RS-485-Standard. Sie umfaßt alle Bereiche, in denen eine hohe Übertragungsgeschwindigkeit und eine einfache, kostengünstige Installationstechnik erforderlich ist. Es wird ein verdrilltes, geschirmtes Kupferkabel mit einem Leiterpaar verwendet. Die Busstruktur erlaubt das rückwirkungsfreie Ein- und Auskoppeln von Stationen oder die schrittweise Inbetriebnahme des Systems. Spätere Erweiterungen haben keinen Einfluß auf Stationen, die bereits in Betrieb sind. Die Übertragungsgeschwindigkeit ist im Bereich zwischen 9,6 kbit/s bis zu 12 Mbit/s wählbar. Sie wird bei der Inbetriebnahme des Systems für alle Geräte am Bus einheitlich ausgewählt. Netzwerk Topologie Medium Anzahl von Stationen Steckverbinder Linearer Bus, aktiver Busabschluß an beiden Enden, Stichleitungen sind nur bei Baudraten 1,5 Mbit/s zulässig. Abgeschirmtes verdrilltes Kabel 32 Stationen in jedem Segment ohne Repeater (Leitungsverstärker). Mit Repeatern erweiterbar bis 126. vorzugsweise 9-Pin D-Sub Steckverbinder Grundlegende Eigenschaften der RS-485 Übertragungstechnik Installationshinweise Alle Geräte werden in einer Busstruktur (Linie) angeschlossen. In einem Segment können bis zu 32 Teilnehmer (Master oder Slaves) zusammengeschaltet werden. Am Anfang und am Ende jedes Segments wird der Bus durch einen aktiven Busabschluß abgeschlossen. Für einen störungsfreien Betrieb muß sichergestellt werden, daß die beiden Busabschlüsse immer mit Spannung versorgt werden. Bei mehr als 32 Teilnehmern müssen Repeater eingesetzt werden um die einzelnen Bussegmente zu verbinden. 6

9 2 Profibus-Beschreibung Leitungslänge Die max. Leitungslänge ist abhänigig von der Übertragungsgeschwindigkeit. Die angegebene Leitungslänge kann durch den Einsatz von Repeatern vergrößert werden. Es wird empfohlen, nicht mehr als 3 Repeater in Serie zu schalten. Baudrate (kbit/s) 9,6 19,2 93,75 187, Reichweite/ Segment 1200 m 1200 m 1200 m 1000 m 400 m 200 m 100 m Reichweite in Abhängigkeit der Übertragungsgeschwindigkeit Kabeldaten Die Angaben zur Leitungslänge beziehen sich auf nachfolgend beschriebenen Kabeltyp: Wellenwiderstand: Ω Kapazitätsbelag: < 30 pf/m Schleifenwiderstand: 110 Ω/km Aderndurchmesser: 0,64 mm Adernquerschnitt: > 0,34 mm² Für PROFIBUS Netze mit RS-485 Übertragungstechnik wird vorzugsweise ein 9-poliger D-Sub Steckverbinder verwendet. Die PIN-Belegung am Steckverbinder und die Verdrahtung ist am Ende dieses Kapitels dargestellt. PROFIBUS Kabel und Stecker werden von mehreren Herstellern angeboten. Bitte entnehmen Sie die Bezeichnungen und die Bezugsadressen dem PROFI- BUS-Produktkatalog ( Beim Anschluß der Geräte ist darauf zu achten, daß die Datenleitungen nicht verdreht werden. Es sollte unbedingt eine geschirmte Datenleitung verwendet werden. Der Geflechtschirm und der ggf. darunterliegende Folienschirm sollten beidseitig und gut leitend an der Schutzerde angeschlossen werden. Weiterhin ist zu beachten, daß die Datenleitung möglichst separat von allen starkstromführenden Kabeln verlegt wird. Als geeignetes Kabel wird z.b. folgender Typ der Firma Siemens empfohlen: Simatic Net Profibus 6XV1 Bestell-Nr.: 830-0AH10 * (UL) CMX 75 C (Shielded) AWG 22 * 7

10 2 Profibus-Beschreibung Datenrate Bei Datenraten >1,5 MBit/s sind bei der Installation Stichleitungen zu vermeiden. H Wichtige Hinweise zur Installation entnehmen Sie bitte den Aufbaurichtlinien PROFIBUS-DP, Best.-Nr bei der PNO. Adresse: Profibus Nutzerorganisation e.v. Haid- u. Neu-Straße Karlsruhe Internet: Empfehlung: Bitte die Installationshinweise der PNO beachten, insbesondere bei gleichzeitiger Verwendung von Frequenzumrichtern. Verdrahtung und Busabschluß 8

11 2.3 PROFIBUS-DP 2 Profibus-Beschreibung PROFIBUS-DP ist für den schnellen Datenaustausch in der Feldebene konzipiert. Hier kommunizieren die zentralen Steuergeräte, wie z. B. SPS/PC, über eine schnelle, serielle Verbindung mit dezentralen Feldgeräten wie E/A, Bildschirmschreiber und Regler. Der Datenaustausch mit diesen dezentralen Geräten erfolgt vorwiegend zyklisch. Die dafür benötigten Kommunikationsfunktionen sind durch die PROFIBUS-DP Grundfunktionen gemäß EN festgelegt. Grundfunktionen Die zentrale Steuerung (Master) liest zyklisch die Eingangs-Informationen von den Slaves und schreibt die Ausgangs-Informationen zyklisch an die Slaves. Hierbei muß die Buszykluszeit kürzer sein als die Programmzykluszeit der zentralen SPS. Neben der zyklischen Nutzdatenübertragung stehen bei PROFI- BUS-DP auch leistungsfähige Funktionen für Diagnose und Inbetriebnahme zur Verfügung. Übertragungstechnik: RS-485 verdrillte Zweidrahtleitung Baudraten von 9,6 kbit/s bis zu 12 Mbit/s Buszugriff: Master und Slave Geräte, max. 126 Teilnehmer an einem Bus Kommunikation: Punkt-zu-Punkt (Nutzdatenverkehr) Zyklischer Master-Slave Nutzdatenverkehr Betriebszustände: Operate: zyklische Übertragung von Eingangs- und Ausgangs-Daten Clear: Eingänge werden gelesen, Ausgänge bleiben im sicheren Zustand Stop: nur Master-Master Datentransfer ist möglich Synchronisation: Sync-Mode: wird vom Bildschirmschreiber nicht unterstützt Freeze-Mode: wird vom Bildschirmschreiber nicht unterstützt Funktionialität: Zyklischer Nutzdatentransfer zwischen DP-Master und DP-Slave(s) Dynamisches Aktivieren oder Deaktivieren einzelner DP-Slaves Prüfen der Konfiguration der DP-Slaves Adressvergabe für die DP-Slaves über den Bus Konfiguration der DP-Master (Master) über den Bus maximal 246 Byte Eingangs-/Ausgangs-Daten je DP-Slave möglich Schutzfunktionen: Ansprechüberwachung bei den DP-Slaves Zugriffsschutz für Eingänge/Ausgänge der DP-Slaves Überwachung des Nutzdatenverkehrs mit einstellbarem Überwachungs-Timer beim Master Gerätetypen: DP-Master Klasse 2, z. B. Programmier-/Projektierungs-Geräte DP-Master Klasse 1, z. B. zentrale Automatisierungsgeräte wie SPS, PC DP-Slave z. B. Geräte mit binären oder analogen Eingängen/Ausgängen, Regler, Schreiber... 9

12 2 Profibus-Beschreibung Zyklischer Datenverkehr Der Datenverkehr zwischen dem Master und den DP-Slaves wird in einer festgelegten, immer wiederkehrenden Reihenfolge automatisch durch den Master abgewickelt. Bei der Projektierung des Bussystems legt der Anwender die Zugehörigkeit eines DP-Slaves zum Master fest. Weiterhin wird definiert, welche DP-Slaves in den zyklischen Nutzdatenverkehr aufgenommen oder ausgenommen werden sollen. Der Datenverkehr zwischen dem Master und den DP-Slaves gliedert sich in die Parametrierungs-, Konfigurierungs- und Datentransfer-Phasen. Bevor ein DP-Slave in die Datentransferphase aufgenommen wird, prüft der Master in der Parametrierungs- und Konfigurations-Phase, ob die projektierte Sollkonfiguration mit der tatsächlichen Gerätekonfiguration übereinstimmt. Bei dieser Überprüfung müssen der Gerätetyp, die Format- und Längeninformationen sowie die Anzahl der Ein- und Ausgänge übereinstimmen. Der Benutzer erhält dadurch einen zuverlässigen Schutz gegen Parametrierungsfehler. Zusätzlich zum Nutzdatentransfer, der vom Master automatisch durchgeführt wird, besteht die Möglichkeit, neue Parametrierungsdaten auf Anforderung des Benutzers an die DP-Slaves zu senden. Nutzdatenübertragung bei PROFIBUS-DP 10

13 3.1 Die GSD-Datei 3 Konfiguration eines PROFIBUS-Systems Gerätestammdaten (GSD) ermöglichen die offene Projektierung. PROFIBUS Geräte haben unterschiedliche Leistungsmerkmale. Sie unterscheiden sich in Bezug auf die zur Verfügung stehende Funktionalität (z. B. Anzahl der E/A Signale, Diagnosemeldungen) oder der möglichen Busparameter wie Baudrate und Zeitüberwachungen. Diese Parameter sind individuell bei jedem Gerätetyp und Hersteller. Um für PROFIBUS eine einfache Plug & Play- Konfiguration zu erreichen, werden die charakteristischen Gerätemerkmale in Form eines elektronischen Gerätedatenblatts (Gerätestammdaten Datei, GSD Datei) festgelegt. Die standardisierten GSD-Daten erweitern die offene Kommunikation bis in die Bedienebene. Mit dem auf GSD-Dateien basierenden Projektierungstool erfolgt die Integration von Geräten verschiedener Hersteller in ein Bussystem einfach und anwendungsfreundlich. Die Gerätestammdaten beschreiben die Merkmale eines Gerätetyps eindeutig und vollständig in einem genau festgelegten Format. Die GSD-Dateien werden anwendungsspezifisch erstellt. Durch das festgelegte Dateiformat kann das Projektierungssystem die Gerätestammdaten jedes beliebigen PROFIBUS-DP Gerätes einfach einlesen und bei der Konfiguration des Bussystems automatisch berücksichtigen. Das Projektierungssystem kann bereits während der Projektierungsphase automatisch Überprüfungen auf Eingabefehler durchführen und die Konsistenz der eingegebenen Daten bezogen auf das Gesamtsystem prüfen. Die Gerätestammdaten Dateien werden in drei Abschnitte unterteilt. Allgemeine Festlegungen In diesem Bereich erfolgen u.a. Angaben zu Hersteller und Gerätenamen, Hard- und Software-Ausgabezuständen sowie zu den unterstützten Baudraten und den möglichen Zeitspannen für Überwachungszeiten. DP-Master bezogene Festlegungen In diesem Bereich werden alle Parameter eingetragen, die nur für DP-Master Geräte zutreffen, z. B.: die max. Anzahl anschließbarer DP-Slaves oder die Upload- und Download-Möglichkeiten. Dieser Bereich ist bei Slave Geräten nicht vorhanden. DP-Slave bezogene Festlegungen Hier erfolgen alle Slave-spezifischen Angaben wie z. B. die Anzahl und Art der E/A Kanäle, Festlegungen von Diagnosetexten sowie Angaben über die Konsistenz der E/A Daten. Das Format der GSD ist flexibel gestaltet. Es beinhaltet sowohl Aufzählungen, wie z. B. die Angaben, welche Baudraten das Gerät unterstützt, als auch die Möglichkeiten zur Beschreibung der bei einem modularen Gerät zur Verfügung stehenden Module. 11

14 3 Konfiguration eines PROFIBUS-Systems 3.2 Vorgehensweise bei der Konfiguration Plug & Play Um die Konfiguration des PROFIBUS-Systems zu vereinfachen, erfolgt die Konfiguration des Masters (SPS) mit dem PROFIBUS-Konfigurator und den GSD-Dateien oder in der SPS durch den Hardware-Konfigurator. Ablauf einer Konfiguration: - GSD-Datei mit Hilfe des GSD-Generators erstellen - GSD-Dateien der PROFIBUS-Slaves in PROFIBUS-Netzwerk- Konfigurationssoftware laden - Konfiguration durchführen - Konfiguration in das System (z.b. SPS) laden Die GSD-Datei Der PROFIBUS- Konfigurator / Hardware-Konfigurator (SPS) Die individuellen Gerätemerkmale eines PROFIBUS-Slave werden vom Hersteller eindeutig und vollständig, mit genau festgelegtem Format, in der GSD- Datei (Geräte-Stammdaten-Datei) zusammengefaßt. Diese Software kann die GSD-Dateien von Profibus DP-Geräten beliebiger Hersteller einlesen und zur Konfiguration des Bussystems integrieren. Der Profibus-Konfigurator prüft die eingegebenen Dateien, schon in der Projektierungsphase automatisch auf Fehler in der Systemkonsistenz. Das Ergebnis der Konfiguration wird in den Master (SPS) eingelesen. 12

15 3.3 Der GSD-Generator 3 Konfiguration eines PROFIBUS-Systems Allgemein Mit dem GSD-Generator werden GSD-Dateien für die Bildschirmschreiber mit Profibusschnittstelle durch den Anwender generiert. Die Bildschirmschreiber mit Profibusschnittstelle können eine Vielzahl von Größen (Parameter) senden bzw. empfangen. Da aber in den meisten Anwendungen nur ein Teil dieser Größen über Profibus gesendet werden soll, findet durch den GSD-Generator eine Auswahl dieser Größen statt. Nach der Auswahl des Gerätes befinden sich alle verfügbaren Größen im Fenster Parametrieren. Erst, wenn diese entweder in das Fenster Eingang oder Ausgang kopiert wurden, sind sie später in der GSD-Datei enthalten und können vom Master (SPS) weiter- bzw. vorverarbeitet werden Bedienung Datei-Menü Fenster mit den verfügbaren Parametern Eingangsfenster (in Bezug auf den Master) Ausgangsfenster (in Bezug auf den Master) Status-Zeile Eintrag aus Eingangsfenster löschen Eintrag aus Ausgangsfenster löschen Programm beenden 13

16 3 Konfiguration eines PROFIBUS-Systems Datei-Menü Das Datei-Menü kann mit Hilfe der Tastenkombination Alt-D oder durch die linke Maustaste aufgerufen werden. Es bietet folgende Möglichkeiten: Neu Öffnen Speichern/ Speichern unter Diagnose Druckvorschau Drucken Druckt einen Bericht 1. Standardeinstellungen Exit Nach Aufruf der Funktion, mit der eine neue GSD-Datei erzeugt werden kann, erfolgt eine Auswahl der verfügbaren Geräte. Nach der Auswahl des gewünschten Gerätes werden alle verfügbaren Parameter im Parameterfenster angezeigt. Mit der Funktion wird eine bestehende GSD-Datei geöffnet. Die Funktion dient zum Speichern der erzeugten oder veränderten GSD-Datei. Mit Hilfe der Funktion können Sie in Verbindung mit einem Profibus-DP-Adapter der Firma B+W die GSD- Datei testen. Zeigt eine Vorschau eines Berichtes 1, der gedruckt werden kann. Hier kann die Landessprache gewählt werden, die beim nächsten Neustart des Programmes verwendet wird. Beendet das Programm. H 1. Der Bericht enthält zusätzliche Informationen für den SPS-Programmierer (z.b. Datentyp der ausgewählten Parameter). v Kapitel Beispielbericht 14

17 3.3.3 Beispielbericht 3 Konfiguration eines PROFIBUS-Systems I/O Report Gerät: RECORDER Länge der Eingänge (Byte): 7 Länge der Ausgänge (Byte): 2 Eingänge Byte Beschreibung Type [ 0] Interface-Status BYTE [ 1] int. Binaereingaenge\Bool_Out01 BOOLEAN [ 2] int. Binaereingaenge\Bool_Out02 BOOLEAN [ 3] int. Analogeing. 16Bit\Int_Out01 INTEGER [ 5] int. Analogeing. 16Bit\Int_Out02 INTEGER Ausgänge Byte Beschreibung Type [ 0] ext. Binaereingaenge\Bool_In01 BOOLEAN [ 1] ext. Binaereingaenge\Bool_In02 BOOLEAN 15

18 3 Konfiguration eines PROFIBUS-Systems Parameter wählen Wurde eine bestehende Datei geöffnet oder ein neue angelegt, befinden sich im Parameterfenster alle verfügbaren Parameter. Gerätename (editierbar). Der Name wird im SPS-Programm (Hardwarekatalog) angezeigt. Durch einen Klick auf die linke Maustaste beim Symbol + ( ) oder - ( ) kann die Parameterliste erweitert oder reduziert werden. Parameter werden mit der linken Maustaste angeklickt und bei gedrückter Maustaste (per Drag & Drop) in das Eingangs- oder Ausgangsfenster kopiert. Parameter entfernen Gelöscht werden Parameter aus dem Eingangs- bzw. Ausgangsfenster durch Betätigen der entsprechenden Schaltfläche. H Der Parameter Interface-Status steht automatisch im Eingangsfenster und kann nicht gelöscht werden. Er dient zur Diagnose der internen Datenübertragung im Gerät und kann von der SPS abgefragt werden. 0 : interne Kommunikation im Gerät ist ok ungleich 0 : fehlerhafte Kommunikation im Gerät 16

19 3.4 Anschlußbeispiel Bildschirmschreiber 3 Konfiguration eines PROFIBUS-Systems Anhand des nachfolgenden Beispieles soll der Weg des Anschlusses eines Bildschirmschreibers an eine S7 der Firma Siemens verdeutlicht werden. h Verbinden Sie das Gerät mit der SPS. h Stellen Sie die Geräteadresse ein. Die Geräteadresse kann durch die Gerätetastatur oder durch das Setup- Programm eingestellt werden GSD-Generator h Starten Sie den GSD-Generator (Bsp.: Start! Programme! OEM-Geräte! Profibus! GSD-Generator). h Wählen Sie RECORDER aus. h Variablen auswählen, die zum Master übertragen werden. 17

20 3 Konfiguration eines PROFIBUS-Systems h GSD-Datei in einen beliebigen Ordner speichern SPS-Konfiguration h Starten Sie die SPS-Software. h Rufen Sie die Hardware-Konfiguration auf und führen den Menübefehl Neue GSD installieren aus. SPS mit ihren Komponenten Bus Die neue GSD-Dateien wird eingelesen, aufbereitet und der Bildschirmschreiber im Hardware-Katalog eingefügt. 18

21 3 Konfiguration eines PROFIBUS-Systems h Öffnen Sie den Hardware-Katalog und plazieren Sie das neue Gerät in der Arbeitsfläche. Das Gerät wird mit Hilfe der linken Maustaste auf dem Bus abgelegt. Nach dem Loslassen der Maustaste muss die Adresse des Gerätes vergeben werden. Die Baudrate wird automatisch bestimmt. h Zum Schluß müssen Sie die Konfiguration in die SPS laden (Zielsystem! Laden in Baugruppe) 19

22 3 Konfiguration eines PROFIBUS-Systems 20

23 4 Gerätespezifische Daten Mit Hilfe eines Bildschirmschreibers können Sie u.a. bis zu 36 Analogkanäle einer SPS visualisieren und aufzeichnen. In diesem Kapitel wird der Anschluß des Bildschirmschreibers an den PROFI- BUS-DP beschrieben. H Das beschriebene Gerät kann ausschließlich als DP-Slave eingesetzt werden. 4.1 Systemvoraussetzungen Zum Anschluß eines Bildschirmschreibers an den PROFIBUS-DP sind folgende Voraussetzungen zu erfüllen: - Bildschirmschreiber mit PROFIBUS-DP-Schnittstelle - Programmversion ab Die Programmversion läßt sich in den Menüs des Bildschirmschreibers über Geräte-Info! Versions-Nummer abfragen. 21

24 4 Gerätespezifische Daten 4.2 Anschlußplan Rückansicht des Bildschirmschreibers Stecker 21. Schnittstelle Anschlußplan PROFIBUS-DP Sub-D Signal Bezeichnung 3 RxD/TxD-P Empfangs-/Sendedaten-Plus, B-Leitung 5 DGND Datenübertragungspotential 6 VP Versorgungsspannung-Plus, (P5V) 8 RxD/TxD-N Empfangs-/Sendedaten-N, A-Leitung H Beim Anschluß an den PROFIBUS-DP ist darauf zu achten, daß die Stecker 20 und 21 nicht verwechselt werden. Stecker 20 ist für die serielle Schnittstelle reserviert. Mit Hilfe der seriellen Schnittstelle können Meßwerte sowie Geräte- und Prozeßdaten aus dem Bildschirmschreiber ausgelesen werden. Der Anschluß und die Funktionsweise der seriellen Schnittstellle werden in der Schnittstellenbeschreibung erläutert. 22

25 4.3 Einstellung der Slave-Adresse 4 Gerätespezifische Daten Die Einstellung der Slave-Adresse erfolgt mit Hilfe des Bildschirmschreibers oder des Setup-Programms. Die Baudrate wird automatisch ermittelt (max. 12MBaud). Wird eine neue Geräteadresse eingestellt, so muß das Gerät zurückgesetzt werden (aus-/einschalten), damit die neue Adresse übernommen wird. 4.4 Diagnose- und Statusmeldungen 4.5 Azyklische Daten Einstellung Bedeutung Slave-Adresse, wie eingestellt 125 Die Einstellung der Slave-Adresse kann vom Bus-Master vorgegeben werden. Treten Störungen bei der Kommunikation mit dem Gerät auf, erfolgt eine Meldung in der Kopfzeile ( ) und im Menü Geräte-Info. Bitte überprüfen Sie die Verdrahtung und den Master (SPS). Ggf. ist ein Neustart der Anlage notwendig. Mit den azyklischen Daten können Sie verschiedene Meß- und Prozeßdaten des Bildschirmschreibers lesen und schreiben (ab Programmversion ). H Auch die azyklischen Daten werden mit dem zyklischen Datentransfer übertragen. Damit eine Kommunikation mit dem Bildschirmschreiber (Gerät) zustande kommt, müssen 3 Info-Bytes und max.10 Byte Nutzdaten an ihn gesendet werden. Aufbau des Protokolls Byte-Nr Inhalt Steuerbyte Funktion Adresse Nutzdaten 23

26 4 Gerätespezifische Daten Steuerbyte Das Steuerbyte (Byte-Nr. 1) hat folgenden Aufbau: Bit 0 3: Länge der Nutzdaten (in Worten) Bit 4 5: "toggle flag" Die beiden Bit müssen mit jedem neuen Auftrag, der an das Gerät gesendet wird, verändert werden (toggeln), damit das Gerät den neuen Befehl erkennen kann. Die Bit dürfen erst gesetzt werden, nachdem der Sendepuffer komplett für den neuen Befehl aufbereitet wurde. Beispiel: Bit 5 Bit 4 Bit 6 7: Antwort ok: Bit 6 = 0 und Bit 7 = 1 Antwort defekt: Bit 6 = 1 und Bit 7 = 0 Bit 6 und Bit 7 signalisieren der SPS, wenn der Befehl vom Gerät bearbeitet wurde und der nächste Befehl für das Gerät von der SPS generiert und gesendet werden kann. Funktion 03x: lesen 10x: schreiben 0 0 liegt kein Auftrag vor 0 1 Bit 4 ist gesetzt, Auftrag 1 wird bearbeitet 1 0 Bit 5 ist gesetzt, Auftrag 2 wird bearbeitet 0 1 Bit 4 ist gesetzt, Auftrag 3 wird bearbeitet Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit Bit 4 und 5 werden vom Gerät als Information Auftrag wird bearbeitet unverändert zurückgesendet Bit 4 und 5 werden vom Gerät als Information Auftrag wird bearbeitet unverändert zurückgesendet Auftrag mit Bit 4 = 1 konnte fehlerfrei bearbeitet werden Auftrag mit Bit 4 = 1 konnte nicht fehlerfrei bearbeitet werden Bit 4 und 5 werden vom Gerät als Information Auftrag wird bearbeitet unverändert zurückgesendet Auftrag mit Bit 5 = 1 konnte fehlerfrei bearbeitet werden Auftrag mit Bit 5 = 1 konnte nicht fehlerfrei bearbeitet werden

27 4 Gerätespezifische Daten Adresse Die folgenden Adressen können gelesen und geschrieben werden. Die Auflistung entspricht einem Teil der Adressen, die in der Schnittstellenbeschreibung des Bildschirmschreibers aufgeführt sind. Die Adresse, die im Protokoll angegebenen wird, berechnet sich aus: Adresse = Basisadresse + Variablenadresse Beispiel: Adresse für den Meßwert von Analogeingang 6: Adresse = 0x35 + 0x0A = 0x3F Basisadresse: 0x35 Variablen- Adresse Zugriff Datentyp Signalbezeichnung 0x00 R/O RealReal Meßeingang 1 (Analogeingang 1) 0x02 R/O Real Meßeingang 2 (Analogeingang 2) 0x04 R/O Real Meßeingang 3 (Analogeingang 3) 0x06 R/O Real Meßeingang 4 (Analogeingang 4) 0x08 R/O Real Meßeingang 5 (Analogeingang 5) 0x0A R/O Real Meßeingang 6 (Analogeingang 6) 0x0C R/O Real Meßeingang 7 (Analogeingang 7) 0x0E R/O Real Meßeingang 8 (Analogeingang 8) 0x10 R/O Real Meßeingang 9 (Analogeingang 9) 0x12 R/O Real Meßeingang 10 (Analogeingang 10) 0x14 R/O Real Meßeingang 11 (Analogeingang 11) 0x16 R/O Real Meßeingang 12 (Analogeingang 12) 0x18 R/O Real frei 0x1A R/O Real frei 0x1C R/O Real frei 0x1E R/O Real frei 0x20 R/O Real Zählerwert 1 0x22 R/O Real Zählerwert 2 0x24 R/O Real externer Zählerwert 1 (von ext. I/O-Modulen) 0x26 R/O Real externer Zählerwert 2 (von ext. I/O-Modulen) 0x28 R/W Real externer Analogeingang 1 (von ext. I/O-Modulen oder über MOD-Bus) 0x2A R/W Real externer Analogeingang 2 0x2C R/W Real externer Analogeingang 3 25

28 4 Gerätespezifische Daten 0x2E R/W Real externer Analogeingang 4 0x30 R/W Real externer Analogeingang 5 0x32 R/W Real externer Analogeingang 6 0x34 R/W Real externer Analogeingang 7 0x36 R/W Real externer Analogeingang 8 0x38 R/W Real externer Analogeingang 9 0x3A R/W Real externer Analogeingang 10 0x3C R/W Real externer Analogeingang 11 0x3E R/W Real externer Analogeingang 12 0x40 R/W Real externer Analogeingang 13 0x42 R/W Real externer Analogeingang 14 0x44 R/W Real externer Analogeingang 15 0x46 R/W Real externer Analogeingang 16 0x48 R/W Real externer Analogeingang 17 0x4A R/W Real externer Analogeingang 18 0x4C R/W Real externer Analogeingang 19 0x4E R/W Real externer Analogeingang 20 0x50 R/W Real externer Analogeingang 21 0x52 R/W Real externer Analogeingang 22 0x54 R/W Real externer Analogeingang 23 0x56 R/W Real externer Analogeingang 24 0x58 R/W Real externer Analogeingang 25 0x5A R/W Real externer Analogeingang 26 0x5C R/W Real externer Analogeingang 27 0x5E R/W Real externer Analogeingang 28 0x60 R/W Real externer Analogeingang 29 0x62 R/W Real externer Analogeingang 30 0x64 R/W Real externer Analogeingang 31 0x66 R/W Real externer Analogeingang 32 0x68 R/W Real externer Analogeingang 33 0x6A R/W Real externer Analogeingang 34 0x6C R/W Real externer Analogeingang 35 0x6E R/W Real externer Analogeingang 36 26

29 4 Gerätespezifische Daten Basisadresse: 0xA6 Variablen- Adresse Zugriff Datentyp Signalbezeichnung 0x00 R/W char 21 Text 1 für Chargenprotokollierung 0x0B R/W char 21 Text 2 für Chargenprotokollierung 0x16 R/W char 21 Text 3 für Chargenprotokollierung 0x21 R/W char 21 Text 4 für Chargenprotokollierung H Die Angabe der Adresse im Protokoll erfolgt als Byte, die Adressierung der Daten wortweise. Nutzdaten Befehlsablauf Beispiel (schreiben): Max. 10 Byte Nutzdaten können angegeben werden. Die Anzahl der verwendeten Nutzdaten wird (in Worten) in den Bit 4 13 abgelegt. SPS sendet 1. Auftrag - SPS setzt Bit 4 im Steuerbyte - SPS bekommt Antwort Auftrag ok oder Auftrag defekt SPS sendet 2. Auftrag - SPS nimmt Bit 4 im Steuerbyte zurück und setzt Bit 5 - SPS bekommt Antwort Auftrag ok oder Auftrag defekt SPS sendet 3. Auftrag - SPS nimmt Bit 5 im Steuerbyte zurück und setzt Bit 4 - SPS bekommt Antwort Auftrag ok oder Auftrag defekt usw. Text 1 für die Chargenprotokollierung soll geschrieben werden. Da ein Chargentext aus max. 20 Zeichen bestehen kann, wird er in 2 Teilen zu je 10 Zeichen übertragen. Das 21.Zeichen (0x) kann entfallen. Folgende Byte müssen an den Schreiber übertragen werden: a.) Byte x25 0x10 0xA6 0x54 0x68 0x75 0x65 0x72 0x69 0x6E 0x67 0x65 0x72 b.) Byte T h u e r i n g e r 0x15 0x10 0xAB 0x2D 0x42 0x72 0x61 0x74 0x77 0x75 0x72 0x73 0x74 H - B r a t w u r s t Beim Senden der ersten 10 Zeichen ist die Startadresse 0xA6. Da die Adressierung wortweise erfolgt, muß beim Senden der zweiten 10 Zeichen ab 0xAB (0xA6 + 5) adressiert werden. 27

30 4 Gerätespezifische Daten 4.6 SPS-Daten im 16-Bit-Format Die nachfolgend beschriebenen Funktionen sind erst bei Bildschirmschreibern mit einer Programmversion oder höher möglich. interne Meßeingänge des Bildschirmschreibers Die internen Meßeingänge (1 6 bzw. 1 12) können ab der Programmversion nicht nur im Real-Format (4 Byte), sondern auch im Integer- Format (2 Byte) an den PROFIBUS-Master (SPS) gesendet werden. Mit Hilfe des Setup-Programms des Bildschirmschreibers müssen für alle internen Kanäle (nicht für jeden separat) vier Werte für die Meßwertnormierung eingegeben werden: - Meßbereichsanfang - Meßbereichsende - Wert bei Unterlauf - Wert bei Überlauf Die internen Meßwerte werden vom Real-Format in das Integer-Format umgerechnet. Um eine, für alle Kanäle einheitliche Umrechnung zu ermöglichen, wurden die vier Parameter eingefügt. Die Parameter werden im Abschnitt Schnittstelle 21 eingegeben. Rufen Sie den Dialog durch doppeltes Anklicken im Arbeitsbereich oder durch das Menü Editieren! Schnittstelle 21 (PROFIBUS-DP) auf. externen Meßeingänge des Bildschirmschreibers Auch die externen Meßeingänge (1 36) können sowohl im Real-Format (4 Byte), als auch im Integer-Format (2 Byte) an den Bildschirmschreiber gesendet werden. Welches Datenformat Verwendung findet wird ebenfalls mit HIlfe des GSD-Generators entschieden. Beim Integer-Format muß durch die Parameter Meßbereich-Anfang und Meßbereich-Ende die Normierung auf 16 Bit vorgenommen werden. Diese kann entweder mit dem Setup-Programm oder mit der Gerätetastatur erfolgen). 28

31 4 Gerätespezifische Daten Der Analogeingang der SPS liefert einen 16-Bit-Meßwert im Bereich von , die Meßbereiche sind abhängig vom gewählten Eingangsfühler und der eingesetzten Eingangskarte. Beispiel: Skalierung Bildschirmschreiber Bereich- Anfangs Bereich- Ende Eingangs- Meßbereich der SPS Normierungsbereich der SPS Meßbereich Bildschirmschreiber -10V V Bei den externen Meßeingängen muß zunächst die Schaltfläche Editieren betätigt werden, anschließend kann der externe Eingang aktiviert und zum Schluß die Normierung vorgenommen werden. 29

32 4 Gerätespezifische Daten 4.7 Bitweise codierten Binärsignale Die nachfolgend beschriebenen Signal stehen bei Bildschirmschreibern mit einer Programmversion oder höher zur Verfügung und können mit Hilfe des GSD-Generators angesprochen werden. Adresse Zugriff Datentyp Signalbezeichnung Alarm_Gruppe1-6 R/O Bit0 Alarm Gruppe 1 0 = kein Alarm 1 = mind. 1 Grenzwert in der Gruppe verletzt R/O Bit1 Alarm Gruppe 2 R/O Bit2 Alarm Gruppe 3 R/O Bit3 Alarm Gruppe 4 R/O Bit4 Alarm Gruppe 5 R/O Bit5 Alarm Gruppe 6 R/O Bit6-7 frei int. Binaereing.1-7 R/O Bit0 Binäreingang 1 0 = offen / 1 = geschlossen R/O Bit1 Binäreingang 2 R/O Bit2 Binäreingang 3 R/O Bit3 Binäreingang 4 R/O Bit4 Binäreingang 5 R/O Bit5 Binäreingang 6 R/O Bit6 Binäreingang 7 R/O Bit7 frei Weitere_ Dig.Signale R/O Bit0 Sammelalarm 0 = kein Alarm 1 = mind. 1 Grenzwert im Gerät verletzt R/O Bit1 Disketten-Reserve-Signal 0 = D.-Reserve noch nicht erreicht 1 = Diskette wechseln R/O Bit2 Störung 0 = keine Störung / 1 = Störung R/O Bit3-7 frei 30

33 4 Gerätespezifische Daten Adresse Zugriff Datentyp Signalbezeichnung Ausgang1-6 R/O Bit0 Relaisausgang 1 0 = nicht aktiv / 1 = aktiv R/O Bit1 Relaisausgang 2 R/O Bit2 Relaisausgang 3 R/O Bit3 Relaisausgang 4 R/O Bit4 Relaisausgang 5 R/O Bit5 Open-Collector-Ausgang 0 = nicht aktiv / 1 = aktiv R/O Bit6-7 frei ext.binaereing.1-6 R/W Bit0 externer Binäreingang 1 0=offen / 1=geschlossen R/W Bit1 externer Binäreingang 2 R/W Bit2 externer Binäreingang 3 R/W Bit3 externer Binäreingang 4 R/W Bit4 externer Binäreingang 5 R/W Bit5 externer Binäreingang 6 R/W Bit6-7 frei 4.8 Ext. Eingänge bei einer Störung des Datenaustausches Solange keine Datenaustausch zwischen der SPS und dem Schreiber stattfindet, werden die externen Analogeingänge des Bildschirmschreibers als ungültig behandelt (Anzeige ). Dadurch kann bei einer Auswertung der Meßdaten erkannt werden, daß für diesen Zeitraum keine gültigen Werte vorlagen. Dies gilt nur für die externen Meßeingänge. Alle anderen externen Daten (Binärsignale, Chargentexte,...) werden eingefrohren und bleiben auf ihrem aktuellen Wert stehen. 31

34 4 Gerätespezifische Daten 32

35 5 Datenformat des Bildschirmschreibers Bei der Verwendung des Bildschirmschreibers an einem PROFIBUS-DP-System beachten Sie bitte das verwendete Datenformat der Geräte. Integer-Werte Float-Werte / Real-Werte Integer-Werte werden im folgenden Format übertragen: - zuerst das High-Byte, - dann das Low-Byte. Die Float-Werte/Real-Werte der zyklischen Daten des Bildschirmschreibers werden mit dem IEEE-754-Standard-Format (32bit) übertragen. Die Float-Werte/Real-Werte der azyklischen Daten des Bildschirmschreibers werden im MODBUS-Format übertragen. IEEE-754-Standard-Format und das MODBUS-Format unterscheiden sich in der Reihenfolge, in der die einzelnen Byte übertragen werden. Im MODBUS- Format sind Byte 1 und 2 mit Byte 3 und 4 vertauscht (zuerst High-Byte, dann Low-Byte). Single-float-Format (32bit) nach Standard IEEE 754 SEEEEEEE EMMMMMMM MMMMMMMM MMMMMMMM Byte 1 Byte 2 Byte 3 Byte 4 S - Vorzeichen-Bit (Bit31) E - Exponent im 2er-Komplement (Bit23 Bit30) M - 23Bit normalisierte Mantisse (Bit0 Bit22) Beispiel: Berechung der Real-Zahl aus Vorzeichen, Exponent und Mantisse. Byte1 = 40h, Byte2 = F0, Byte 3 = 0, Byte 4 = 0 40F00000h = b S = 0 E = M = Wert = -1 S 2 Exponent-127 (1 + M b M b M b M b ) Wert = ( ) Wert = (1 + 0,5 + 0,25 + 0, ) Wert = 1 4 1,875 Wert = 7,5 33

36 5 Datenformat des Bildschirmschreibers MODBUS-float-Format Adresse x Adresse x+1 MMMMMMMM MMMMMMMM SEEEEEEE EMMMMMMM Byte 3 Byte 4 Byte 1 Byte 2 Nach/vor der Übertragung vom/zum Gerät müssen die Byte des float-wertes entsprechend vertauscht werden. Viele Compiler (z. B. Microsoft C++, Turbo C++, Turbo Pascal, Keil C51) legen die float-werte in folgender Reihenfolge ab (Intel Kompatibilität): float-wert Speicher- Adresse x Speicher- Adresse x+1 Speicher- Adresse x+2 Speicher- Adresse x+3 MMMMMMMM MMMMMMMM EMMMMMMM SEEEEEEE Byte 4 Byte 3 Byte 2 Byte 1 Bitte ermitteln Sie, wie in Ihrer Anwendung float-werte gespeichert werden. Ggf. müssen die Byte entsprechend getauscht werden. 34

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