Profibus Messverstärker
Profibus (Process Field Bus) ist ein Standard für die Feldbus-Kommunikation in der Automatisierungstechnik.
Der Profibus DP (Dezentrale Peripherie) ist speziell auf die Kommunikation zwischen Automatisierungssystemen und dezentralen Peripheriegeräten (Sensoren und Aktoren) in der Feldebene zugeschnitten. In der Fertigungstechnik stehen die Diagnosemöglichekeiten im Vordergrund.
Mit Profibus DP lassen sich Mono- oder Multimastersysteme realisieren. Das Monomastersystem besteht aus einem DP-Master Klasse1 und max. bis zu 125 Slaves. Aufgrund des reinen Master-Slave-Zugriffsverfahren wird bei dieser Konfiguration die kürzeste Buszykluszeit erreicht. Es sind Datenraten bis zu 12 Mbit/s möglich.
Im Multimastersystem befinden sich mehrere Master am Bus. Diese können voneinander unabhängige Subsysteme, bestehend aus einem Master und den zugehörigen Slaves bilden. Eine weitere Möglichkeit eines Multimastersystems besteht darin, daß weitere Mastergeräte als zusätzliche Projektierungs- oder Diagnosegeräte fungieren.
Der Profibus DP ist seit 1999 mit anderen Feldbus- und Ethernet- Netzwerken in der IEC 61158/IEC 61784 festgelegt.
Profibus DP Leistungsmerkmale
Physikalisches Übertragungsmedium ist ein Lichtleiterkabel oder eine verdrillte Busleitung.
Die elektrische Schnittstelle entspricht der RS485-Spezifikation. Die Teilnehmer werden über ein Terminal oder einen Anschlussstecker an den Bus gekoppelt. An ein Bussegment dürfen einschließlich der Masterbaugruppen maximal 32 Geräte angeschlossen werden. Es besteht die Möglichkeit, einzelne Bussegmente über Repeater miteinander zu verbinden. Die größtmögliche Teilnehmerzahl über mehrere Bussegmente hinweg ist abhängig von der Leistungsfähigkeit des Masters, maximal sind 126 Teilnehmer möglich.
Die maximale Leitungslänge eines Segmentes wird durch die eingestellte Übertragungsgeschwindigkeit bestimmt. Für extrem zeitkritische Anwendungen sind Übertragungsraten bis 12 MBit/s möglich. Bei Einsatz von Lichtleiterkabel beträgt der höchste Abstand zwischen zwei Geräten 15 km, die maximale Übertragungsrate beträgt 1,5 MBit/s. Die höchstzulässige Segmentlänge bei der optischen Übertragung ist unabhängig von der
Datenkommunikation
Bei der Kommunikation zwischen den Geräten ist sicherzustellen, daß der Datenaustausch zwischen komplexen Automatisierungsgeräten innerhalb eines definierten Zeitrasters mit ausreichender Dauer abgewickelt werden kann. Dabei soll mit möglichst wenig Aufwand ein echtzeitbezogener Datenaustausch zwischen der Automatisierungssteuerung und den zugeordneten einfachen Peripheriegeräten (Slaves) realisiert werden.
Aufgrund dieser Anforderungen wurde zwischen Busmastern das Token-Passing-Verfahren mit unterlagertem Master-Slave-Verfahren eingeführt. Jeder Master erhält zyklisch für eine feste Zeit die Zugriffsberechtigung (Token) für die Slaves. In dieser Zeit greift der Master mit der Zugriffsberechtigung im Master-Slave-Verfahren auf die Slaves zu. Die maximale Token-Umlaufzeit ist als Parameter einstellbar.
Anschluss der Profibus-DP Leitung und Kabelstecker
Das ankommende und abgehende Profibuskabel wird jeweils an einen 12-pol. Kabelstecker mit Stifteinsatz
angeschlossen (wie auf dem Foto dargestellt).
Nach abgeschlossener Montage werden beide Kabelstecker auf die Flanschbuchsen des T-Stücks gesteckt, wobei die Anschlussrichtung beliebig ist. Bei dem letzten Gerät am Busende wird anstelle des abgehenden Buskabels ein Abschlusswiderstand in Form einer Verschlusskappe auf das T-Stück geschraubt. Außer beim ersten und beim letzten Gerät am Bus, an denen sich die beiden Abschlusswiderstände des Systems befinden, kann bei jedem anderen Gerät am Bus das T-Stück bei laufendem Betrieb vom Sensor getrennt werden. Das ermöglicht den problemlosen Austausch eines Sensors. Um die höchste Systemverfügbarkeit zu erreichen, sollte die Bustopologie so gewählt werden, daß sich ein Abschlusswiderstand am Master befindet.
Zwischen elektrisch leitenden Anlagenteilen ist ein Potentialausgleich mit ausreichendem Querschnitt vorzusehen!
Inbetriebnahme der Profibus Verstärker
Anbindung profibusfähiger Geräte an den Rechner
Die Spannungsversorgung der profibusfähigen HAEHNE-Geräte kann über das Buskabel erfolgen. Enthält das Buskabel keine Leitungen zur Spannungsversorgung, so ist die Spannungsversorgung über einen 3-pol. Einbaustecker am Gerät möglich.
Ist die Verkabelung zu den Profibusteilnehmern hergestellt, der Potentialausgleich aller leitenden Anlagenteile durchgeführt und die Versorgungsspannung angelegt, kann mit der Inbetriebnahme begonnen werden.
Bei der Inbetriebnahme der Geräte ist schrittweise vorzugehen, indem die Slavegeräte nacheinander an den Bus angeschlossen werden.
Die GSD-Datei beinhaltet die zur Konfiguration des Bussystems erforderlichen Gerätedaten. Je nach verwendeter Konfigurationssoftware kann die GSD-Datei in den Systemkonfigurator eingebunden werden. Die Konfiguration erfolgt darauf hin weitgehend automatisch.
Schaltungsvarianten
Bei Bandzugmessung an beiden Walzenenden gibt es zwei Möglichkeiten der Auswertung:
1. Übertragung des Sensorkraftmittelwertes
Beide Sensorleitungen werden getrennt zur Elektronikeinheit geführt und dort über Stecker angeschlossen. Durch Parallelschaltung der DMS-Brücke wird der Mittelwert der kraftproportionalen Spannungswerte gebildet. Somit werden ungleichmäßige Kraftverteilungen auf beide Lagerseiten ausgeglichen. Der Mittelwert wird weiterverarbeitet und an den Busmaster übertragen. Die komplette Messwalze ist also hier ein Teilnehmer im Profibus System. Um die einzelnen Sensoren zu testen, können auch während des Betriebes (aber nicht bei geschlossenem Regelkreis) wechselseitig die Stecker X3A und X3B abgezogen werden. Bei gleichmäßiger Bandzugverteilung und Bahnlauf in Walzenmitte dürfen die einzelnen Werte nur geringfügig voneinander abweichen.
2. Getrennte Übertragung beider Lagerkraftwerte
Hier wird jeder Kraftsensor mit jeweils einer Elektronikeinheit verbunden. Der Mittelwert wird mit entsprechenden Programmen im Busmaster gebildet. Diese Lösung mit etwas höherem Hardwareaufwand (1 zusätzliche Elektronikeinheit pro Messwalze) erlaubt eine kontinuierliche Überwachung beider Walzenseiten ohne manuelle Eingriffe und die Ermittlung des Differenzwertes.
Abschlusswiderstände
Am Anfang und am Ende eines Segments müssen Abschlusswiderstände zugeschaltet sein, um einen physikalisch sauberen Signalpegel zu garantieren. Diese sind wie bei Busbox PS2 im Stecker X2 bereits integriert und werden per Schalter eingelegt oder mit Hilfe eines T-Stückes an das Busende geschraubt.