- •Часть 2
- •Глава 4. Логические элементы и устройства систем автоматики 7
- •Глава 5. Вычислительные средства обработки информации в системах автоматики 63
- •Глава 6. Исполнительные устройства и регулирующие органы систем автоматики 158
- •Глава 4. Логические элементы и устройства систем автоматики
- •4.1. Логические элементы
- •4.2. Функциональные узлы комбинационного типа
- •4.2.1. Шифраторы и дешифраторы
- •4.2.2. Мультиплексоры
- •4.2.3. Сумматоры
- •4.2.4. Цифровые компараторы
- •4.3. Функциональные узлы последовательностного типа
- •4.3.1. Асинхронные триггеры
- •4.3.2. Синхронные триггеры
- •4.3.3. Регистры параллельного действия
- •4.3.4. Регистры последовательного действия.
- •4.3.5. Счетчики
- •4.4. Схемотехника запоминающих устройств
- •4.4.1. Запоминающие устройства эвм
- •4.4.2. Запоминающие элементы статических озу
- •4.4.3. Оперативные запоминающие устройства динамического типа
- •4.4.4. Постоянные запоминающие устройства
- •4.4.5. Перепрограммируемые пзу, Flash-память
- •4.4.6. Построение модуля озу заданной емкости
- •4.5. Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи
- •4.5.1. Цифро-аналоговые преобразователи
- •4.5.2. Аналого-цифровые преобразователи параллельного кодирования
- •4.5.3. Аналого-цифровые преобразователи последовательного кодирования
- •4.6. Программируемые логические матрицы и интегральные схемы
- •Глава 5. Вычислительные средства обработки информации в системах автоматики
- •5.1. Микропроцессоры в системах автоматизации текстильного производства
- •5.1.1. Архитектура микропроцессорных устройств
- •5.1.2. Классификация микропроцессоров
- •5.1.3. Взаимодействие микропроцессора с внешними устройствами
- •5.1.4. Структура типового микропроцессорного комплекта
- •5.1.5. Однокристальные микроконтроллеры
- •5.1.6. Программируемые логические контроллеры
- •5.2. Вычислительные машины и вычислительные системы асу тп текстильных производств
- •5.2.1. Эвм общего назначения
- •5.2.2. Специализированные эвм и вычислительные комплексы
- •5.2.3. Рабочие станции
- •5.3. Сетевые компоненты систем автоматики
- •5.3.1. Локальные управляющие вычислительные сети
- •5.3.2. Топологии локальных сетей
- •5.3.3. Сетевые среды
- •5.4. Промышленные интерфейсы и протоколы
- •5.4.1. Интерфейс стандарта rs-232
- •5.4.2. Интерфейсы стандартов eia rs‑422a/rs-485
- •5.4.3. Интерфейс и протокол can
- •5.4.4. Шина usb
- •5.4.5. Протокол profibus
- •5.4.6. Протокол modbus
- •5.5. Программные средства автоматизации
- •5.5.1. Структура программного обеспечения
- •5.5.2. Системное программное обеспечение
- •5.5.3. Прикладное программное обеспечение
- •5.5.4. Инструментальные средства разработки, отладки и сопровождения программного обеспечения
- •5.5.5. Системы scаda
- •Глава 6. Исполнительные устройства и регулирующие органы систем автоматики
- •6.1. Электрические исполнительные механизмы
- •6.1.1. Электромагнитные исполнительные элементы
- •6.1.2. Электродвигательные исполнительные устройства
- •6.1.3. Двигатель постоянного тока как элемент исполнительных механизмов
- •6.1.4. Двухфазный асинхронный двигатель как элемент исполнительных механизмов
- •6.1.5. Трехфазный асинхронный двигатель как элемент исполнительных механизмов
- •6.1.6. Синхронный двигатель как элемент исполнительных механизмов
- •6.2. Автоматизированный электропривод
- •6.2.1. Асинхронные электроприводы со скалярным управлением
- •6.2.2. Асинхронные электроприводы с векторным управлением
- •6.2.3. Вентильные и бесконтактные машины постоянного тока
- •6.3. Силовые полупроводниковые преобразователи в системе автоматизированного электропривода
- •6.3.1. Управляемые выпрямители
- •6.3.2. Широтно-импульсные преобразователи
- •6.3.3. Автономные инверторы
- •6.3.4. Непосредственные преобразователи частоты
- •6.4. Пневматические исполнительные механизмы
- •6.5. Регулирующие органы. Классификация и области применения
- •Список литературы
5.4.5. Протокол profibus
Сеть Profibus – это не зависящий от производителя открытый стандарт полевой шины для широкого ранга приложений в производственной автоматизации. Сеть Profibus – это комплексное понятие, она основывается на нескольких стандартах и протоколах. Эта сеть построена в соответствии с многоуровневой моделью ISO 7498-OSI и состоит из трех уровней: физического; канального и уровня приложений.
Открытость и независимость от производителя гарантируется стандартом EN 50 170, все остальное реализовано в соответствии со стандартом DIN 19245 (техника передачи данных, методы доступа, протоколы передачи, сервисные интерфейсы для уровня приложений, спецификация протоколов, кодирование, коммуникационная модель и т. д.). С помощью Profibus устройства разных производителей могут работать друг с другом без каких-либо специальных интерфейсов. Семейство Profibus состоит из трех совместимых друг с другом версий: это Profibus-PA, Profibus-DP и Profibus-FMS.
Физически Profibus – это электрическая сеть, в основе своей использующая экранированную витую пару, или оптическая сеть на основе оптоволоконного кабеля. Скорость передачи по пей может варьироваться от 9,6 Кбит/с до 12 Мбит/с. Наиболее часто используется витая пара с интерфейсом RS-485.
Для всех версий Profibus существует единый протокол доступа к шине. Этот протокол реализуется на втором уровне модели ISO (который называется FDL). Данный протокол реализует процедуру доступа с помощью маркера (token). Сеть Profibus состоит из ведущих (master) и ведомых (slave) станций. Ведущая станция может контролировать шину, т. е. может передавать сообщения (без удаленных запросов), когда она имеет право на это (т. е. когда у нее есть маркер). Ведомая станция может лишь распознавать полученные сообщения или передавать данные после соответствующего запроса. Маркер вращается в логическом кольце, состоящем из ведущих устройств.
Если сеть состоит только из одного мастера, то маркер не передается (в данном случае в чистом виде будет система «мастер-подчиненный»). Сеть с минимальной конфигурацией может состоять либо из двух мастеров, либо из одного мастера и одного ведомого устройства.
5.4.6. Протокол modbus
Протокол MODBUS является международным стандартом, который поддерживают многие фирмы – производители контроллеров технологического оборудования. Протокол предполагает одно активное (запрашивающее) устройство в линии (мастер) и позволяет опрашивать устройства, обращаясь к ним по уникальному адресу. Синтаксис команд протокола позволяет адресовать 254 устройства, соединенные в линию. Обычно подразумевается, что физический уровень линии должен соответствовать стандарту RS-422 (четырехпроводный, дуплексный) или RS-485 (двухпроводный, полудуплексный, с захватом линии), однако при соединении «точка-точка» тот же формат команд может быть использован на любом последовательном асинхронном физическом интерфейсе, в том числе RS-232.
Контроллеры соединяются, используя технологию «главный-подчиненный», при которой только одно устройство (master, главный) может инициировать передачу (сделать запрос). Другие устройства (slaves, подчиненные) передают запрашиваемые главным устройством данные или производят запрашиваемые действия. Типичное главное устройство включает в себя ведущий (host) процессор и панели программирования. Типичное подчиненное устройство – программируемый контроллер. Контроллеры могут быть соединены напрямую или через модем.
Главное устройство может адресоваться к индивидуальному подчиненному или может инициировать широкую передачу сообщения на все подчиненные устройства. Подчиненное устройство возвращает сообщение в ответ на запрос, адресуемый именно ему. Ответы не возвращаются при широковещательном запросе от главного.
Форматы запроса и ответа имеют вид: адрес устройства; код функции; 8-битные байты данных; контрольная сумма.
Код функции в запросе говорит подчиненному устройству, какое действие необходимо произвести. Байты данных содержат информацию, необходимую для выполнения запрошенной функции. Например, код функции 3 подразумевает запрос на чтение содержимого регистров подчиненного. Если подчиненный дает нормальный ответ, код функции в ответе повторяет код функции в запросе, и в байтах данных содержится затребованная информация. Если имеет место ошибка, то код функции модифицируется, и в байтах данных передается причина ошибки. В сетях MODBUS может быть использован один из двух способов передачи: ASCII или RTU (Remote Terminal Units, удаленные терминальные устройства). Пользователь выбирает необходимый режим вместе с другими параметрами (скорость передачи, режим паритета и т. д.) во время конфигурирования каждого контроллера.