FieldBus Ver 00

1 INDUSTRIJSKE RAČUNALNE MREŽE --------------FIELDBUS --------------RADNA KOPIJA ver.00

FOUNDATION Fieldbus Fieldbus je moderni digitalni industrijski komunikacijski sustav koji je zamjenio postojeći 4-20 mA analogni signalni standard. Radi se o digitalnoj, dvosmjernoj serijskoj komunikacijskoj mreži koja se upotrebljava za povezivanje izoliranih uređaja kao što su kontroleri, senzori i aktuatori. Sveukupna komunikacija između uređaja u polju i automatizacijskog sistema kao i komunikacija sa procesnim kontrolnim stanicama se odvija preko sabirnice. Osnovni ciljevi u fieldbus tehnologiji su smanjenje instalacijskih troškova, ušteda vremena i troškova zbog pojednostavljenog planiranja kao i poboljšanje pouzdanosti rada sistema zbog dodatnih mogućnosti sistema. Povijesni razvoj God. 1992. međunarodna grupacija , ISP – „Interoperable Systems Project“ , osnovana je s namjerom kreiranja međunarodnog jedinstvenog fieldbus standarda za rad u opasnim područjima. U isto vrijeme proizvođači i korisnici francuskog FIP ( Flux Information Processus; prije toga Factory Instrumentation Protocol) osnovali su međunarodnu organizaciju WorldFIP te su zajedno sa FIP-om Sjeverne Amerike predstavljali jaku protutežu ISP konzorciju. God. 1994. zbog tehničkih, ekonomskih i političkih razloga ISP i WorldFIP su se udružili u Fieldbus FOUNDATION. Cilj ove organizacije je bilo kreirati jedan međunarodni fieldbus standard za opasna područja koji će biti raširen u upotrebi kao IEC fieldbus standard. Fieldbus FOUNDATION je većinom zastupljen u Americi i Aziji dok je u Evropi u upotrebi njegova europska verzija Profibus PA. Fieldbus FOUNDATION je nezavisna ne-profitna organizacija koja pomaže u razvoju i održavanju fieldbusa kao jedinstvenog standarda. Članovi uključuju korisnike i proizvođače uređaja u polju i automatizacijskih sistema. Fieldbus je otvoren standard koji omogućuje uređaje različitih proizvođača da se integriraju u jedinstven sistem i po potrebi međusobno nadopunjuju (rade). Ovo je izvedivo samo ako svi uređaji podržavaju specifikacije. Uređaji odobreni od strane Fieldbus FOUNDATION su jamstvo za korisnike i proizvođače da udovoljavaju specifikacijama. Karakteristične osobine kod distribuiranog prijenosa podataka je da uređaji u polju izvršavaju automatizacijske zadaće tako da nisu samo senzori ili aktuatori već sadrže i dodatne funkcije.


Za opis funkcija uređaja i za definiranje jedinstvenom pristupu podataka , FOUNDATION Fieldbus sadrži predefinirane funkcijske blokove. Funkcijski blokovi implementirani u uređaju pružaju informacije o zadaćama koje uređaji mogu izvršiti. Tipične funkcije za senzore su: - Analog Input ili Discrete Input (digital ulaz) Za upravljačke ventile: - Analog Output ili Discrete Output (digital izlaz) A za procesne kontrolne zadaće: - Proportional/Derivative (PD kontroler) ili - Proportional/Integral/Derivative (PID kontroler) FOUNDATION Fieldbus i OSI Model FOUNDATION Fieldbus sastoji se od 3 glavna funkcionalna elementa:

- Fizički sloj - Komunikacijski „Stack“ - Korisnička aplikacija

Slika 1. Struktura i opis FF komunikacijskih slojeva


FOUNDATION fieldbus slojeviti komunikacijski model je zasnovan na ISO/OSI referentnom modelu i kao što je slučaj za većinu fieldbus sistema, u skladu sa IEC specifikacijom, slojevi 3 do 6 se ne koriste. Komunikacijski „Stack“ pokriva zadaće slojeva 2 i 7 a sloj 7 sastoji se od Fieldbus Access Sublayer (FAS) i Fieldbus Message Specification (FMS). Korisnička aplikacija nije definirana OSI modelom i sastoji se od funkcijskih blokova i device description-a. Direktno je zasnovana na Komunikacijskom „Stack“-u. Ovisno o tome koji su blokovi implementirani u uređaju korisnici mogu pristupiti raznim uslugama. Upravljanje sistemom koristi usluge i funkcije korisničkih aplikacija i aplikacijskog sloja za izvršavanje zadaća. Ono osigurava pravilan rad između individualnih komponenti sabirnice te sinkronizira mjerenja i kontrolne zadaće svih uređaja u polju u odnosu na vrijeme. Fizički sloj IEC fieldbus ostvaruje komunikaciju korištenjem dva sistema, sporijeg intrinsičnog H1 bus-a i bržeg High Speed Ethernet (HSE). H1 (31.25 kbit/s) povezuje uređaje u polju kao što su senzori, aktuatori i I/O moduli, a HSE (100 Mbit/s) omogućuje integraciju brzih kontrolera ( PLC-a), H1 sabirnica (putem spojnih uređaja), servera podataka i radnih stanica.

Slika 2. Struktura FOUNDATION Fieldbus


H1 bus H1 bus specifikacija zasnovana je na IEC 61158-2 i ISA S50.02-1992: Za prijenos podataka koristi se Manchester Bi-fazno L kodiranje sa 4 kodna stanja kao

što je pokazano na slici 6. Brzina prijenosa podataka je 31.25 kbit/s.

Ispravna komunikacija zahtjeva da uređaji u polju imaju minimalno napajanje od 9V. Maksimalni dozvoljeni napon na sabirnici je 32V. Da bi se osiguralo da su ovi uvjeti zadovoljeni dostupni su programski alati koji izračunavaju struje i napone terminala na osnovu mrežne topologije, linijskog otpora i napona napajanja.

Uređaji se mogu napajati sa sabirnice pod određenim uvjetima. H1 bus (31.25 kbps) može podržavati od 2 do 32 uređaja ako nisu napajani sa sabirnice, od 2 do 12 uređaja ako su napajani sa sabirnice ili od 2 do 6 uređaja ako su napajani sa sabirnice u intrinsično sigurnom području. Upotrebom pojačivača može se povećati dužina i broj uređaja na sabirnici.

Najčešće se koristi linijska topologija ali s upotrebom razvodnih kutija moguće su zvjezdasta, stablasta ili kombinacija svih topologija.

Bez pojačivača, maksimalna dužina H1 segmenta je 1900 m. Upotrebom do 4 pojačivača, maksimalno se može dostići 5*1900 = 9500 m.

Za potrebe fieldbus-a mogu se koristiti različiti tipovi kabela kao na slici xx., ali se tip A

preporuča za najveće udaljenosti do 1900 m.

Slika 3. Fieldbus tipovi kabela i maksimalne dužine


Svaki kraj linije treba se zaključiti sa zaključnim članom koji se sastoji od 100 ohmskog otpornika i kondezatora prikladnog da propušta 31.25 kHz. Izlazna impedancija napojne jedinice treba da bude veća od 400 Ω da bi se osigurao pouzdan prijenos signala.

Nije neophodno da kabeli budu sa zaštitnim omotačem ali se to preporuča da bi se izbjegle interferencije i radi najboljih performansi sistema.

Duljina spojnih ogranaka (eng. spurs) ne smije biti veća od 120 m. Maksimalni broj

priključnih uređaja ovisi o duljinama ogranaka kao što je prikazano na sl.4.

Slika 4. Prikaz upotrebe ogranaka i njihove duljine Prijenos signala ostvaren je simetričnom linijom. Valni oblik H1 bus signala prikazan je na slici 5. a sastoji se od preamble, start i end markera i bitova podataka.

Slika 5. Valni oblik H1 bus signala Signal kodiran Manchester Bifaznom-L metodom sadrži u sebi sinkronizirajući takt a podaci su kodirani na način da je logička „0“ predstavljena pozitivnim bridom u sredini bita, a logička „1“ negativnim bridom u sredini bita, slika 6.

Broj uređaja Duljina ogranka 1-12 120 m

13-14 90 m 15-18 60 m 19-24 30 m 25-32 1 m


Slika 6. Manchester Bifazno-L kodiranje

Za kreiranje start i end markera definirani su posebni znakovi N+ i N-, slika 7. Preamble se koristi na prijemnoj strani za sinkronizaciju internog takta prijemnika sa fieldbus signalom. Signali N+ i N- ne mijenjaju se u sredini bita. Prijemnik koristi start delimiter da ustanovi početak fieldbus poruke. Nakon detektiranja start delimitera prijemnik počinje primati podatke dok ne detektira end delimiter.


Slika 7. Prikaz preamble, start i end markera

Predajnik odašilje signal od ±10 mA brzine prijenosa 31.25 kbit/s na liniju koja odgovara ekvivalentu opterećenja od 50 ohma. Pri tom se formira modulirani signal napona od ± 1 Vpp superponiran na istosmjernu liniju napajanja. Intrisic Safe (IS) instalacija H1 bus može se dizajnirati kao instalacija sa intrinsičnom sigurnošću (IS) za područja s prisustvom eksplozivnih plinova. Uređaji su dizajnirani na način da ne mogu stvoriti iskru ili površinskom temperaturom uzrokovati zapaljenje plinova. Ovo zahtjeva instalaciju sigurnosnih barijera između sigurnog i opasnog područja, slika 8. Barijera ograničava napon, struju i snagu uređaja instaliranih u opasnom području. Uređaji i barijere moraju podržavati sigurnosne kriterije iz standarda IEC, FM, CENELEC, PTB, ...

Slika 8. H1 intrinsično područje


High Speed Ethernet (HSE) HSE je zasnovan na standardnoj Ethernet tehnologiji. HSE radi na brzinama prijenosa podataka od 100 Mbit/s i može se koristiti i sa optičkim kabelima. HSE uređaji su spojeni na mrežu pomoću HSE spojnog (eng. linking) uređaja. HSE spojni uređaj koristi se za povezivanje H1 fieldbus segmenta i HSE da bi se formirala veća mreža. HSE komutacijski preklopnik (eng. switch) je Ethernet uređaj koji povezuje više HSE uređaja kao što su HSE spojni uređaji i HSE field uređaji u veću mrežu. Za konfiguriranje i nadzor spojnih uređaja i H1 uređaja koriste se HSE hostovi. Svaki H1 segment ima svoj LAS lociran u spojnom uređaju. Ova karakteristika omogućuje H1 segmentima da nastave s radom čak i kad je host odspojen od HSE magistrale. Višestruki H1 segmenti (31.25 kbps ) mogu se spojiti na HSE magistralu pomoću spojnih uređaja.

Slika 9. HSE i FF mreža


Podatkovni Sloj (Data Link Layer)

Slika 10. OSI model FF protokol stack-a

Komunikacijski stack definiran prema FF odgovara OSI slojevima 2 i 7, podatkovnom i aplikacijskom sloju. Podatkovni sloj kontrolira pristup sabirnici preko upravljačkog dijela zvanog Link Active Scheduler (LAS). Format podatkovnog paketa prikazan je na slici 11.

Slika 11. Format paketa podatkovnog sloja

LAS kontrolira pristup sabirnici svakog uređaja prema predefiniranom rasporedu koji može biti ciklički (eng.scheduled) i aciklički (eng.unscheduled). Nijedan uređaj ne može pristupiti sabirnici bez LAS dozvole. Cikličke poruke se koriste za podatke (procesne i kontrolne varijable) koje zahtjevaju periodičko ažuriranje između uređaja i sabirnice. Tehnika korištena za prijenos podataka na liniji se naziva publisher-subscriber metoda. Zasnovana na korisnički predefiniranom (programiranom) rasporedu, LAS daje dozvolu za svaki uređaj na redu za pristup liniji. Jednom kad uređaj primi dozvolu za pristup sabirnici on odašilje (eng. publishes) svoje dostupne podatke. Svi ostali uređaji mogu osluškivati poslane podatke i učitati (eng. subscribe) ih u svoju memoriju za svoje potrebe. Uređaji koji ne trebaju poslane podatke ih jednostavno ignoriraju.


Acikličke poruke se koriste u posebnim slučajevima koje se mogu dogoditi u normalnom radu. To mogu biti potvrde alarma ili posebne naredbe kao što su parametrizacija i dijagnostičke funkcije posebnih uređaja na sabirnici. LAS detektira vremenske odsječke dostupne između cikličkih poruka i koristi ih za slanje acikličkih poruka. Prema specifikaciji podatkovnog sloja definirana su dva tipa uređaja na sabirnici: - Basic Device - Link Master Link Master uređaji mogu postati LAS dok Basic devices to ne mogu. U redundandnom sistemu koji sadrži više Link Mastera jedan od Link Mastera će postati LAS ako aktivni LAS prestane raditi. Ciklička (Scheduled) komunikacija Link Active Scheduler (LAS) sadrži listu rasporeda vremena slanja podataka koji se moraju ciklički slati za sve uređaje. Svaka aktivnost koja se mora izvršiti mora biti planirana u određeno vrijeme. Ova lista je kreirana od sistemskog operatera za vrijeme konfiguracije FF sistema. Na osnovu ove liste generira se lista prijenosa koja definira kada će određeni uređaj u polju biti pozvan da pošalje podatke ili procesuira svoje funkcijske blokove (AI, AO, PID).

Slika 12. Ciklički prijenos podataka

LAS periodično odašilje signal sinkronizacije (TD: Time Distribution) na sabirnicu tako da svi uređaji imaju usklađeno vrijeme prijenosa podataka.


Kada dođe vrijeme za slanje podataka za određeni uređaj, LAS pošalje Compel Data (CD) poruku tom uređaju. Po primitku CD poruke uređaj odašilje (eng. publishes) podatke iz svoje memorije svim uređajima na sabirnici. Svi uređaji konfigurirani za prijem podataka se zovu subscriber. Svakom uređaj se pristupa u različito vrijeme što omogućuje sistemskom kontroleru da zna točno koja zadaća se mora izvršiti i kada se podaci moraju poslati a kada primiti. Ovaj način upravljanja smanjuje broj prijenosa podataka na sabirnici na minimum. Aciklička (Unscheduled) komunikacija Aciklički prijenos podataka je isključivo ograničen na pauze između cikličkih transakcija. LAS daje dopuštenje određenom uređaju korištenje sabirnice za acikličku komunikaciju kada mu uputi pass token (PT) poruku. Kada uređaj primi PT poruku dozvoljeno mu je da šalje poruke dok ih sve ne pošalje ili dok ne prođe maksimalno dopušteno vrijeme za korištenje tokena.

Slika 13. Aciklički prijenos podataka sa tokenom

LAS (Link Active Scheduler) algoritam CD Schedule sadrži listu aktivnosti koje su planirane da se izvrše ciklički. Prema rasporedu u točno određeno vrijeme LAS šalje CD (eng. Compel Data) poruku određenom uređaju koji po primitku ove poruke pošalje svoju poruku svim uređajima na sabirnici. Ovo je gledano sa strane LAS-a aktivnost najvećeg prioriteta. Preostale radnje se izvršavaju između cikličkih transakcija. Lista svih uređaja koji uredno odgovaraju na Pass Token (PT) poruke se naziva „Live List“ i ona se kontinuirano ažurira od LAS. Također se novi uređaji mogu dodati na sabirnicu u svakom trenutku. LAS periodično šalje posebne Probe Node (PN) poruke na adrese koje nisu zapisane u Live List.


Slika 14. LAS algoritam Ako je uređaj prisutan na danoj adresi i primi PN, odgovoriti će na nju porukom Probe Response (PR). Ako uređaj vrati Probe Response (PR) poruku, LAS doda uređaj u Live List i potvrdi ažuriranje Live List-e slanjem Node Activation poruke novom uređaju. LAS je dužan provjeriti barem jednu adresu nakon svakog završenog ciklusa slanja PT poruke svim uređajima. Uređaj ostaje zapisan u Live List sve dok odgovara na PT poruke poslane od LAS. Uređaji koji ne odgovore na PT naredbu ili vrate token nakon 3 uzastopna pokušaja se uklanjaju iz Live List. Kad god se uređaj dodaje ili uklanja iz Live List, LAS emitira (eng. broadcast) ove promjene svim uređajima. Ovo omogućuje svim Link Master-ima da zadrže aktualnu kopiju Live List-e tako da mogu postati LAS bez gubitka informacija. U slučaju da nema programiranih transakcija i ima dovoljno vremena za dodatne operacije, LAS šalje jednu od ostalih naredbi: sa PN traži nove uređaje, ili emitira (broadcast) TD poruku za sve uređaje da imaju jednako vrijeme prijenosa podataka, ili koristi PT poruke da izvršenje acikličkih zadaća. Nakon ovoga sekvenca započinje ispočetka sa gore spomenutom provjerom prijenosne liste.


Aplikacijski Sloj Aplkacijski sloj u FF specifikaciji je podijeljen u dva podsloja: Fieldbus Access Sublayer (FAS) i Fieldbus Message Specification (FMS) koji formiraju sučelje između podatkovnog sloja i korisničke aplikacije. Usluge koje pružaju FAS i FMS su nevidljivi za korisnika. Međutim, performansa i funkcionalnost komunikacijskog sistema značajno zavisi od ovih usluga. Fieldbus Access Sublayer (FAS) FAS usluga kreira Virtual Communication Relationships (VCR) koja se koriste od strane FMS sloja kao sloja više razine za izvršenje svojih zadaća. VCR opisuje različite tipove komunikacijskih procesa i omogućuje odgovarajuće aktivnosti da se procesuiraju brže. FF komunikacija koristi 3 različita VCR tipa kao na slici 15.

Slika 15. VCR of the FAS

Publisher/Subscriber VCR tip se koristi za slanje ulaznih i izlaznih podataka funkcijskih

blokova. Kao što je opisano gore, ciklički prijenos podataka sa CD naredbom je zasnovan na ovom tipu VCR. Međutim Subscriber/Publisher VCR je također dostupan za aciklički prijenos podataka,npr. ako subscriber traži mjerne ili pozicione podatke iz uređaja.

Client/Server VCR tip se koristi za acikličke , korisnički inicirane komunikacije zasnovane

na PT naredbama. Ako uređaj (klijent) zatraži podatke od drugog uređaja, traženi uređaj (server) odgovara samo kada primi PT iz LAS-a. Klient/Server komunikacija je osnova za operatorski inicirane zahtjeve, kao što je promjena postavki, pristup i promjena radnih parametara, dijagnoze, upload i download uređaja, itd.


Report Distribution komunikacija se koristi za slanje alarma ili drugih upozorenja na operatorsku konzolu ili slične uređaje. Prijenos podataka je aciklički. Kada uređaj koji sadrži izvješće (trend ili događaj upozorenja) primi PT naredbu od LAS on ga šalje fieldbus uređajima koji su konfigurirani da primaju ovaj tip podataka.

Fieldbus Message Specification (FMS) FMS osigurava usluge za standardiziranu komunikaciju. Ove usluge omogućuju komunikaciju između korisničkih aplikacija preko sabirnice korištenjem standardnih formata poruka. FMS definira komunikacijske usluge, formate poruka i protokol za poruke namijenjene korisničkoj aplikaciji. Podaci za prijenos su definirani kroz „object description“ a „object description“ su združeni zajedno u strukturu zvanu „object dictionary“(OD). Object description se identificiraju po svom indeksu, slika 16. Informacije se mogu pročitati ili upisati u object dictionary te se na taj način omogućava rad s aplikacijom i uslugama.

Slika 16. Prictup object dictionary korištenjem indeksa

- Indeks 0, naziva se object dictionary zaglavlje, daje opis samog dictionary-a. - Indeksi između od 1 do 255 definiraju standardne tipove podataka koji se koriste za

formiranje složenijih object descriptions-a. - Korisnički aplikacijski object descriptions mogu započeti na bilo kojem indeksnom broju

iznad 255. FMS definira Virtual Field Devices (VFD) koji se koriste za za izradu object descriptions-a za uređaje u polju kao i odgovarajuće uređaje dostupne na cijeloj mreži. VFD-ovi i object descriptions mogu se koristiti za daljinski pristup podacima svih lokalnih uređaja sa bilo koje lokacije korištenjem odgovarajućih komunikacijskih usluga.


Korisnički sloj FF specificira osmi sloj koji se naziva korisnički sloj a postavljen je iznad aplikacijskog sloja OSI referentnog modela. U FF ovaj sloj je odgovoran za tri glavne zadaće: mrežno upravljanje, sistemsko upravljanje i funkcijske blok/device description usluge. Slika 17. ilustrira kako se informacije slojeva proslijeđuju fizičkom sloju.

Slika 17. Formiranje paketa prema fizičkom sloju

Mrežne upravljačke usluge osiguravaju pristup ostalim slojevima za nadzor sistema i upravljanje komunikacijama između slojeva i između objekata na sabirnici. Sistemsko upravljane vodi računa o adresiranju uređaja, taktu sinkronizacije aplikacije i rasporedu fukcijskih blokova. Ovo je u biti vremenska koordinacija između uređaja i softvera i osigurava pravilno vremensko markiranje (eng. stamping) događaja na sabirnici. Funkcijski blokovi i device description usluge omogućuju pre-programirane blokove koji se mogu koristiti od krajnjeg korisnika za konfiguriranje sistema. Koncept blokova dozvoljava odabir generičkih funkcija, algoritama, i čak generičkih uređaja iz biblioteke objekata za vrijeme sistemskog konfiguriranja i programiranja. Ovaj proces može uvelike smanjiti vrijeme konfiguracije budući su veliki blokovi već konfigurirani i samo trebaju biti odabrani.


Važan kriterij za fieldbus sistem da bude prihvaćen na tržištu je međusobno funkcioniranje uređaja. To je sposobnost uređaja različitih proizvođača da komuniciraju jedan sa drugim. Dodatno mora biti osigurano da se komponente jednog proizvođača mogu zamijeniti sa komponentama drugog proizvođača. Ovo zahtjeva da je specifikacija protokola otvorena što definira uniformnost funkcija uređaja i aplikacijskih sučelja. Ostali uređaji na mreži i aplikacijski programi mogu koristiti ova sučelja za pristup funkcijama i parametrima uređaja u polju. FOUNDATION fieldbus omogućuje ove definicije zasnovane na blokovima i device descriptions. Blok model FF pridružuje sve funkcije i podatke uređaja u tri različita tipa blokova: Resurs (eng. Resource) blokovi Funkcijski blokovi Transducer blokovi

Slika 18. Blokovi Resurs blokovi opisuju karakteristike fieldbus uređaja kao što su naziv uređaja, proizvođač, serijski broj, hardver i firmware verzija, itd.. Funkcijski blok opisuje funkcije uređaja i definira kako im se može pristupiti. Raspored prijenosa kod cikličkog prijenosa podataka je zasnovan na ovim blokovima. Svaki blok ima određeni zadatak uključujući pridružene ulaze i izlaze . Svaki uređaj je je opremljen sa minimalno jednim funkcijskim blokom.


FF specifikacija je definirala skup standardnih funkcijskih blokova koji se mogu koristiti za opis svih osnovnih funkcija. Oni su dani u tablici:

Naziv Funkcijskog Bloka Simbol Analogni ulaz AI Analogni izlaz AO Bias B Control Sector CS Diskretni ulaz DI Diskretni izlaz DO Manual Loader ML Proportional/Derivative PD Proportional/Integral/Derivative PID Ratio RA

Tablica 1. Funkcijski blokovi

Transducer blokovi proširuju složenost i aplikacijske mogućnosti uređaja. Njihovi podaci omogućuju utjecaj na ulazne i/ili izlazne parametre funkcijskih blokova. Mogu se koristiti za kalibraciju i reset mjernih i pozicionih podataka, linearizaciju karakteristika ili pretvorbu fizičkih jedinica korištenjem dodatnih procesnih podataka. Pored ova tri tipa blokova definirani su i dodatni objekti u blok modelu, slika 19. Link Objects definiraju vezu između različitih funkcijskih blokova, unutar uređaja u polju

kao i duž fieldbus mreže Alert Objects omogućuju izvješćivanje o alarmima i događajima na sabirnici. Trend Objects omogućuju predled podataka funkcijskih blokova za pristup i analizu od

strane sistema više razine. View Objects su predefinirane grupe podataka i postavke blok parametara koje se mogu

koristiti za njihov pregled i prikaz prema njihovim zadaćama: procesna kontrola, konfiguracija, održavanje, dodatne informacije.


Slika 19. View Objects grupa funkcijskih blokova

Grupiranje parametara u Trend i View Objects ubrzava pristup ovim podacima. Ako je potrebno operativni program jednostavno pristupi objektu koji sadrži predefinirane, željene grupne podatke, slika 20.

Slika 20. Pridruživanje podataka iz blok modela object dictionary-u


Potpuni blok model uređaja iz polja sa dva funkcijska bloka ( AO i PID) sastoji se od elemenata opisane u prethodnoj slici, slika 20. Strukturi podataka bloka se pristupa pomoću pridruženog object dictionary. Device Descriptions Za vrijeme podizanja sistema i održavanja kao i za vrijeme izvođenja dijagnostičkih funkcija otvoreni komunikacijski sistem mora osigurati da računalo ili kontrolni sistem više razine može pristupiti podacima svih uređaja u polju. Device descriptions (DD) sadrže potrebne informacije da se ispune ovi zahtjevi. Oni pružaju informacije potrebne da se razumije značenje podataka uređaja i da ih se korektno prikaže na operatorskoj konzoli. Za osnovne funkcije uređaja FF koristi različite standardne funkcije i transducer blokove. Za ovu svrhu dostupni su predefinirani device descriptions (DD) i mogu se dobaviti od FF. FF operativni uređaji mogu interpretirati i prikazati podatke i funkcije ovih standardnih blokova te ih učiniti dostupnima korisniku pomoću operativnog sučelja.

Slika 21. Device descriptions Ako dobavljač uređaja implementira dodatne funkcije i parametre u uređaju, on mora definirati sadržaj, pristup i opis u proširenim device description-ima. Samo kada proizvođač uređaja opskrbljuje device description usklađen sa njegovim proizvodom može raditi i biti primjenjen u punom opsegu.


Device description je napisan korištenjem Device Description Language (DDL) za generiranje tekst datoteke, slika 22.

Slika 22. Kreiranje device description

Ova datoteka se zatim konvertira uz pomoć 'Tokenizer' i distribuira na disketi ili internetu. Ako je proizvođač registrirao svoj uređaj sa pripadajućim device description u FF, DD se može nabaviti i tamo. Sistemsko upravljanje (eng. management) Sistemsko upravljanje ima slijedeće zadatke: Sinkronizacija izvršavanja funkcijskih blokova i komunikacija parametara funkcijskih

blokova na mreži Sinkronizacija relevantnih aktivnosti uređaja u vremenu, tj. u skladu sa predefiniranim

rasporedom prijenosa podataka. Cikličko procesiranje prijenosne liste (samo LAS) unutar predefiniranog vremena

rasporeda. Automatsko pridjeljivanje LAS funkcije drugom Link Masteru, ako aktivni LAS padne. Takt sinkronizacije aplikacije. Automatsko pridjeljivanje adresa za nove uređaje na komunikacijskoj mreži.


Automatsko pridjeljivanje adresa uređaju omogućuje da se uređaju pridjeli jedinstvena adresa na mreži dok je proces aktivan. Za softverski kontrolirana pridjeljivanja adresa , posebne zadane adrese su rezervirane na koje novi uređaji mogu biti adresirani. Nakon što je unutarnji fizički tag kao i nova i jedinstvena adresa pridjeljena novom uređaju on se integrira u komunikacijsku mrežu. Default adresa je dostupna opet za pridjeljivanje novih uređaja. Sistemska konfiguracija Ciklička komunikacija kao i svi uređaji na sabirnici moraju biti parametrizirani prije podizanja sistema, slika 23. Konfiguracijski alat kao što je NI-FBUS Configurator (proizvođač National Instruments) se koristi za ovu svrhu. Device description svih uređaja mora biti unesen u konfiguracijski uređaj. Softver može pristupiti DD u predefiniranim bibliotekama ako postoji, ili moraju biti uneseni sa vanjskog medija. Konfiguracijski softver određuje kako i sa kojim uređajem su mjerenja i kontrolne zadaće u pogonu procesuirane povezivanjem funkcijskih blokova uređaja u polju. Ovo se može napraviti korištenjem grafičkog korisničkog sučelja povezivanjem ulaza i izlaza odgovarajućih blok simbola.

Slika 23. Sistemska konfiguracija pomoću konfiguracijskog uređaja


Slika 24. pokazuje primjer kaskadne kontrole gdje je izlaz senzora spojen na PID funkcijski blok. Ovaj blok je implementiran ,npr. u pozicioneru ventila. Izlaz pozicionera djeluje lokalno na analogni izlaz završnog kontrolnog elementa, tako nema potrebe slati podatke preko sabirnice.

Slika 24. Povezivanje funkcijskih blokova za kaskadnu kontrolu

Pored povezivanja funkcijskih blokova konfigurator mreže također konfigurira brzinu izvođenja individualnih petlji. Na osnovu ovih podataka i dijagrama ožičenja konfiguracijski alat generira informacije potrebne za kontrolu uređaja i komunikacije. Na kraju, ovi podaci su uneseni u svaki pojedini uređaj. Za vrijeme ovog procesa konfiguriran je LAS a svi Link Masteri prime trenutnu listu prijenosa za ciklički prijenos podataka. Sistemska konfiguracija je na taj način završena tako da sistemsko upravljanje može od LAS-a i ostalih uređaja u polju preuzeti kontrolu nad sistemom.

FieldBus Ver 00

Documents

Transcript of FieldBus Ver 00