Промислові мережі та інтеграційні технології в автоматизованих системах. 7.МЕРЕЖА PROFIBUS

7.3. Реалізація фізичного рівня PROFIBUS PA (MBP)

PROFIBUS PA на фізичному та канальному рівні базується на технології передачі MBP\ (Manchester Coding (M) and Bus Powered(BP)), яка застосовується в функціонально небезпечних областях автоматизації, що дозволяє використовувати цю шину в потенційно вибухонебезпечних процесах. Як видно по самій назві, для передачі використовується манчестерське кодування з можливістю живлення пристроїв по одній 2-х провідній шині. В стандарті IEC 61158-2 PROFIBUS PA визначена як Тип 3 в синхронному режимі з бітовою швидкістю 31,25 Кбіт/с.

Безпечна технологія передачі MBP як правило обмежується певними сегментами заводу (польові пристрої в небезпечних Ex-зонах), які з’єднуються з сегментами RS-485 (безпечна зона, система управління та інженерні пристрої в пункті управління) за допомогою сегментних відгалужувачів (segment coupler) та сегментних з’єднувачів (segment link). З’єднання сегментів PROFIBUS DP та PROFIBUS PA показані на рис.7.11.

Сегментні відгалужувачі\ (segment coupler) – це перетворювачі сигналів, які модулюють сигнал з RS-485 в MBP та навпаки. Пристрої на шині PROFIBUS PA прозорі з точки зору загальної шини, тобто Ведучі обмінюються з ними як з окремими Веденими. Швидкість на сегменті PROFIBUS DP в цьому випадку повинна бути 45.45 Кбіт/с.

Сегментні з’єднувачі\ (segment link) – це інтелектуальні пристрої, які являються Ведучими пристроями на сегменті PROFIBUS PA і обмінюються даними з Веденими сегменту. З боку PROFIBUS DP сегментні з’єднувачі являються Веденим, який має одну адресу, а вузли на PROFIBUS PA видимі як модулі вводу/виводу. При використанні сегментних з’єднувачів обмеження на швидкість з боку PROFIBUS DP відсутня.

Рис.7.11 З’єднання сегментів PROFIBUS DP та PROFIBUS PA

PROFIBUS PA підтримує шинну та деревовидну топологію. В якості магістральних кабелів та відгалужень рекомендується використовувати кабелі типу А, В, C та D(див. таб.7.4).

Таблиця 7.4. Характеристика кабелів

	Тип А (основний)	Тип В	Тип С	Тип D
Структура кабелю	Витий, двожильний, екранований	Одна або декілька витих пар, екрановані	Декілька витих пар, неекрановані	Декілька невитих пар, неекрановані
Площа перерізу (номінальна)	0,8 мм2 (AWG18)	0,32 мм2 (AWG22)	0,13 мм2 (AWG26)	1,26 мм2 (AWG16)
Погонний опір (пост. струм)	44 W/км	112 W/км	264 W/км	40 W/км
Хвильовий опір при 31,25 кГц	100 W±20%	100 W±30%
Затухання при 39 кГц	3 dB/km	5 dB/km	8 dB/km	8 dB/km
Ємнісна неузгодженість	2 nF/km	2 nF/km
Груповий час запізнювання (7,9…39 кГц)	1,7 ms/km
Ступінь екранування	90 %		-	-
Рекомендована довжина мережі включно з ¼-хвильові узгоджуючі шлейфи	1900 m	1200 m	400 m	200 m

Максимальна кількість пристроїв у сегменті обмежена 32-ма вузлами. Загальна довжина лінії залежить від топології, довжини відгалужень, кабелю. Наприклад, при кабелі типу А – не більше 1900м. Довжина відгалужень не повинна перевищувати 30 м. Сегмент з обох кінців обмежений термінатором, один з яких вбудований у сегментний відгалужувач/з’єднувач, а інший підключається у кінці сегменту (рис.7.12).

Рис.7.12. Принципова схема сегменту PROFIBUS PA

Фізичне підключення кабелів відгалуження проводиться з використанням спеціальних з’єднувачів, які мають високий рівень захисту по IP (рис.7.13).

Рис.7.13. Відгалужувачі, з’єднувачі, термінатори SpliTConnect (Siemens) для PROFIBUS PA

В PROFIBUS PA для передачі даних використовується біт-синхронізований з манчестерським кодом протокол передачі (позначається також H1). Дані передаються за допомогою модуляції ±9мА несучого струму шини Іb (рис.7.14).

<– 7.2. Реалізація фізичного рівня PROFIBUS DP

–> 7.4. Реалізація канального рівня