Giao thức PROFIBUS (mô hình tham chiếu OSI)

Lớp ứng dụng

Để sử dụng các chức năng này, các mức dịch vụ khác nhau của giao thức DP đã được định nghĩa:

• DP-V0 để trao đổi dữ liệu và chẩn đoán theo chu kỳ
• DP-V1 để trao đổi dữ liệu và xử lý báo động tuần hoàn
• DP-V2 để phát đi ở chế độ đẳng thời và trao đổi dữ liệu (truyền thông slave-to-slave)

Lớp bảo mật

Lớp bảo mật FDL (Field bus Data Link) làm việc với một phương pháp tiếp cận lai kết hợp token(mã thông báo) đi qua với một phương pháp master-slave. Trong một mạng PROFIBUS DP, các bộ điều khiển hay các hệ thống điêu khiển quá trình là những master và các cảm biến và cơ cấu chấp hành là những slave.

Nhiều loại điện tín khác nhau được sử dụng. Chúng có thể được phân biệt bởi dấu phân cách bắt đầu (start delimiter-SD) của chúng:

Không có dữ liệu:SD1 = 0x10

Dữ liệu chiều dài biến:

SD2 = 0x68

dữ liệu chiều dài cố định:

SD3 = 0xA2

Mã thông báo (token):

SD4 = 0xDC

Xác nhận ngắn gọn:

SC = 0xE5

SD: dấu phân cách bắt đầu - Start Delimiter

LE: Chiều dài của đơn vị dữ liệu giao thức (incl. DA, SA, FC, DSAP, SSAP)

LER: Lặp lại đơn vị dữ liệu giao thức, (Khoảng cách báo hiệu= 4)

FC: Mã hàm-Function code

DA: Địa chỉ đích-Destination Address

SA: Địa chỉ nguồn-Source Address

DSAP: Điểm truy xuất dịch vụ đích - Destination Service Access Point

SSAP: Điểm truy cập dịch vụ nguồn

Lưu ý: SAP55 là tùy chọn và có thể bị vô hiệu hóa nếu slave không cung cấp bộ nhớ lưu trữ cố định cho địa chỉ trạm.

PDU: Protocol Data Unit: Đơn vị dữ liệu giao thức (dữ liệu giao thức)

FCS: Frame Checking Sequence: Trình tự kiểm tra frame

ED: Dấu phân cách kết thúc - End Delimiter (= 0x16!)

FCS được tính toán bằng cách bổ sung lên các byte theo độ dài quy định. Một tràn bị bỏ qua ở đây. Mỗi byte được lưu với bit kiểm tra chẵn lẽ và truyền không đồng bộ với một bit start và stop.Có thể không có một khoảng dừng giữa một bit stop và bit start theo sau khi các byte của một bức điện được truyền đi. Các tín hiệu master bắt đầu của một bức điện mới với khoảng dừng SYN của ít nhất 33 bit (logic "1" = bus nhàn rỗi).

Lớp Bit-truyền

Ba phương pháp khác nhau được quy định cho lớp bit-truyền:

• Bằng đường truyền tải điện theo EIA-485, cáp xoắn đôi với trở kháng 150 ohm được sử dụng trong một topo mạng bus. Tốc độ bit từ 9,6 kbit / s đến 12 Mbit / s có thể được sử dụng.Chiều dài cáp giữa hai bộ lặp lại được giới hạn từ 100 đến 1.200 m, tùy thuộc vào tốc độ bit được sử dụng. Phương pháp truyền dẫn này chủ yếu được sử dụng với PROFIBUS DP.
• Với truyền dẫn quang qua sợi quang, tôp mạng hình sao, bus và vòng được sử dụng. Khoảng cách giữa các bộ lặp lại có thể lên đến 15 km. Topo vòng cũng có thể được thực hiện dư thừa.
• Với công nghệ truyền MBP (Manchester Bus Powered), dữ liệu và nguồn bus trường được cho ăn qua cùng một cáp. Nguồn này có thể giảm khi sử dụng trong các môi trường dễ xảy ra cháy nổ. Topo bus có thể dài lên đến 1900 m và cho phép phân nhánh đến các thiết bị hiện trường (lớn nhất là 60 m nhánh). Tốc độ bit ở đây là cố định với 31,25 kbit/s. Công nghệ này đã được thiết lập riêng để sử dụng trong tự động hóa quá trình cho PROFIBUS PA.

Để dữ liệu truyền thông qua các tiếp điểm trượt cho các thiết bị di động hoặc truyền dữ liệu quang học hoặc radio trong không gian mở, các sản phẩm từ các nhà sản xuất khác nhau có thể thu được, tuy nhiên chúng không phù hợp với bất kỳ tiêu chuẩn nào.

PROFIBUS DP sử dụng cáp chống nhiễu hai lõi với một vỏ màu tím, và chạy ở tốc độ giữa 9.6kbit/s và 12Mbit/s. Một tốc độ cụ thể có thể được lựa chọn cho một mạng để cung cấp cho đủ thời gian dành cho giao tiếp với tất cả các thiết bị có trong mạng đó. Nếu các hệ thống thay đổi chậm thì tốc độ truyền thấp hơn là thích hợp hơn, và nếu các hệ thống thay đổi nhanh thì truyền thông tốc độ nhanh sẽ tốt hơn. Việc truyền cân bằng RS485 sử dụng trong PROFIBUS DP chỉ cho phép 126 thiết bị được kết nối cùng một lúc; Tuy nhiên, nhiều thiết bị hơn có thể được kết nối hoặc mở rộng mạng bằng cách sử dụng các bộ hub hoặc hoặc bộ lặp lại.

PROFIBUS PA thì chậm hơn so với PROFIBUS DP và chạy ở tốc độ cố định 31.2kbit/s thông qua cáp chống nhiễu hai lõi có vỏ bọc màu xanh. Việc truyền thông có thể được thực hiện để giảm thiểu nguy cơ cháy nổ hoặc để hệ thống thực sự cần thiết bị an toàn. Các định dạng tin nhắn trong PROFIBUS PA là giống hệt với PROFIBUS DP.

Lưu ý: Không nên nhầm lẫn PROFIBUS DP và PROFIBUS PA với PROFINET.