Network Latency Nasıl Azaltılır Profibus İletişim Sistemleri

Profibus (Process Field Bus), endüstriyel otomasyondaki en yaygın olarak kabul edilen alanbus iletişim sistemlerinden biridir, üretim tesislerinde, süreç kontrol sistemleri ve otomasyonları ile ilgilidir.Process Field Bus) doğrudan kontrol edilen süreçlerin genel yanıtlayıcısı ve güvenilirliğini etkiler. Network latency - veri paketinin iletimi ve resepsiyonu arasındaki zaman gecikme - fiziksel olarak kontrol etmek için zaman kontrol etmek, senkronizasyon sorunları ve geçiş süresini azaltmak için yardımcı olur.

Profibus'ta Ağ Latency Anlamak

Bir Profibus sisteminde geç kalmış olan ağ, iletişim yolunda birkaç bireysel gecikmenin toplamıdır. Bu gecikmeler, yüksek hızlı bir şekilde paketleme veya geç saatlerde gecikmeler içeren bir protokole yol açıyor.

Geçin nerede olduğunu anlamak, bir ustanın bir köleye bir istek gönderdiğinde, ağın bir üstatın üstatını bir usta-slave iletişim modeli ile kullanır.Her sonunda aktif otobüs sonlandırması ve doğru zeminlemenin sinyal bütünlüğü için gereklidir. Bir usta bir şekilde bir köleye bir istek gönderdiğinde, kölenin çerçeveyi deşifre etmesi gerekir, işlem süresini, verileri ve cevap verir.Proforasyon gecikmesi, kablo uzunluğuna ve sinyal hızı faktörüne bağlıdır, ancak gecikme süresine bağlıdır.

Profibus Networks'te Latency'in Anahtar Kaynağı

Kablo uzunluğu ve Signal Propagation

Her kablo sayacı küçük bir yayılım gecikmesini ekliyor - genellikle standart Profibus kabloları için metre başına 5 nanosaniye ( 0.66 ila 0.78.) Profibus DP için 12 Mbit /s için maksimum segment uzunluğu 100 metre, daha düşük baud oranları sadece 1200 metreye kadar uzanır.

Baud Rate ve Bit Timing

Baud oranı tele ne kadar hızlı yerleştirilir. Profibus DP, 9.6 kbit /s'ten 12 Mbit /s'e kadar hız oranını azaltırsa, her bir çerçeve için iletim süresini azaltır, doğrudan geç kalmış bir kablo segmentleri ve daha iyi kablo kalitesi gerektirir. Ağ aynı baud oranında kullanılmalıdır.

Cihaz Yanıtı Zaman ve İşleme Gecikleri

Her köle cihazının karakteristik bir cevabı zamanı vardır - bir istek çerçevesi alma ve yanıt gönderme zamanı. Bu, mikrokontrol performansına, bilgisayar verimliliğine ve verinin değiştirilmesine bağlı olarak, eski veya düşük maliyetli cihazlara cevap verme süresine sahip olabilir.

Kirlilik ve Hediye Rotation

Bir Profibus DP ağı tek bir usta ile, yüksek çözünürlükteki her köleyi yükselterek, her bir kanal arasında geçiş zamanlarının toplamı ve cevaplarının toplamı, artı dönüş zamanları arasında değişken bir gecikme anlamına gelir.Daha fazla köle veya daha büyük I/O veri boyutunun azaltılması, aynı segmentte birden fazla efendi var ise, her bir üst düzeyin aralarından çıkarılması gerekir ve her bir master, kirletici çevrimin ankete başlamadan önce bekleme süresini beklemek zorundadır.

Bus Hataları ve Retransmissions

Elektromanyetik müdahale (EMI), zemin sorunları, uygunsuz sonlandırma veya hasarlı kablolar çerçeve hatalarına neden olabilir. Profibus, kontrol ile yüksek seviyeli bir veri bağlantı kontrolü (HDLC) protokolü kullanır ve bir hata tespit edildiğinde, çerçevenin iptal edilir ve yüksek çözünürlükte gecikme süresiz olarak geri alınabilir.Retransmissions dramatik bir şekilde kötüye gider. Tüm çerçevenin tamamı doğru korumayı korumak, bir yıldıza karşı kablo kullanarak, doğru bir şekilde karşı dayanıklı bir şekilde engelleyici değerlerin sağlanması gerekir.

Latencys'ı Minik Etmeye Pratik Stratejiler

1. Fiziksel Katmanı optimize edin: Kabalama, Tesih ve Yerleme

Düşük gecikmenin temeli temiz bir fiziksel katmandır.UseETHFLT:0)cerized Profibus kablolar[Dönetici 1] her segmentin her iki ucundaki özel bir yük devretme ve çekme işlemine izin veren bir ağ koruyucusu vardır.Geçmiş kablolar yüksek gerilimli güç hatları veya frekans sürücülerinden uzak kablolar dağıtır.

Segmentler, verilen bir vaftiz oranı için en fazla izin verilenden daha uzun olmalıdır, kullanımÖRDÜT:0)Profibus tekrarlayıcılar (Dönderler) sinyal bozulmasına neden olan daha büyük gecikmeleri engelleyebilir. Tekrarlayıcılar elektriksel olarak, daha uzun süre boyunca toplam mesafeleri ayırıp, galvanic izolasyon sağlarlar.

2. En yüksek Practicable Baud Rate

Baud oranı, iletim gecikmesini azaltmak için en etkili olan en etkili araçtır. 12 Mbit /s, tipik bir 11-baytlı Profibus çerçevesi (önemli uzunluk, hedef, kontrol alanı, veri, çeklerum ve son kasıtlı) yaklaşık 9.2 mikrosaniyede, aynı çerçevede, yaklaşık 73 mikrosaniye - sekiz kez daha fazla gerekli olan fiziksel kısıtlamalar (önemli uzunluk ve kalite) izin verilir.

Mix hızları kaçınılmaz olduğunda, domainler arasındaki uyarı ve ileri mesajları boğayabilecek bir ağ geçidi veya özel bir tekrarlayıcı kullanın.Bu, geç bir gecikme cezası getirir (genellikle birkaç yüz mikrosaniye) ancak kritik altnetler için daha hızlı iletişim sağlar.

3. Kirişme Overhead ve Çevrim Zamanını Azın

Çoğu Profibus ustaları kullanıcının bir çevrimi yapılandırmasına izin verir:0)polling listesi[Dönetici: 1 ) - her döngüde ankete veya gerekli olmayan herhangi bir köle listesi.Infreknt verileri için, bir döngüyü kullanarak, bir kanal iletişimi veya ayrı bir anket oranını kullanarak, gerekli olan her işlem için gerekli olan her bir işlem için gerekli olan her bir işlem süresini en aza indirmeyi kullanın.

Bazı ustalar, birden fazla kölede eşzamanlı güncellemelere izin vererek geç kalmışlardır.Bu modlar özellikle de en az jitter ile tek bir komuta cevap vermek için kullanışlıdır.

4. Hızlı, Modern Köle Cihazları Kullanın

Cihazı değiştirdiğinizde, Profibus'u donanıma göre veya geliştirme konusunda köleleri seçin.[0].S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S

Profibus arayüzünün ötesinde, cihazın kendi iç döngüsü zamanını düşünün. Her 1 ms girişlerini tarayan uzaktan I/O modülü genel yanıta gecikmeyi ekleyecek, eğer Profibus tarafı hızlı bir şekilde ayarlanabilir veya daha hızlı iç güncelleştirme oranlarıyla cihazlar kullanacaktır.

5. Tekrarlayıcılar ve Linklerle Uygulama Ağı Segmentasyon

Daha az köle ile ilgili her segment daha hızlı bir döngü zamanına izin verir, tekrarlayıcılar, daha hızlı bir şekilde yüksek hızlı alt uygulamaları azaltır. Örneğin, hızlı 12 Mbit / segment için bir Mbit / segment daha fazla sayıda cihaz için kullanılabilir. ek olarak, tekrarlayıcılar sadece gerekli verileri kullanarak kullanılabilir.

The Profibus Guidelines recommend a maximum of 32 devices per segment without repeaters; with repeaters you can expand to 127 devices total, but each segment should still be kept small for timing reasons. Segmenting also improves fault isolation — a short circuit in one segment does not bring down the entire network.

Gelişmiş Sorun Giderme ve Tanı Yöntemleri

Bus Monitors ile Gerçek Latency

Geçin ölçülmesini ölçmek için, çeşitli satıcılardan ölçüm (büs analiz) bir Profibus otobüsü monitörünü kullanın ve zamanlayıcıları her çerçeveyi yakalayabilirsiniz.|Ahlak:0)ProfiTrace) veya [[Dönderilen değerleri en yüksek dalgalara kıyasla karşılaştırırsak, bu da hata veya bir çiftliği gösteren hataları veya bir hatayı gösterir.

Yüksek çözünürlük analizi için, bir oscilloskop elektrik sinyal kalitesini ölçmek için kullanılabilir - zamanlar, yansımalar ve gürültü seviyeleri. Fiziksel katmandaki temiz bir göz diyagramı düşük hata oranları ve stabil gecikmelere karşılık gelir.

Bus Hatalarını Tanımlama ve Yeniden Çözme

Bir ara yeniden geçiş süresi önemli ölçüde geç saatlere kadar artmaktadır, çünkü usta bir yanıt süresi için bekler (tipik olarak programlanabilir, genellikle 50-200 ms) yeniden denemeden önce Profibus ustanın teşhis yeteneklerini hemen okuyun.Genel hatalarda “Slave yanıt vermez”, “Zamana kadar” ve “Protocol hatasına işaret eder: kablo molası, gevşek bağlantı, kötü sonlandırma veya cihaz arızası.

Master'ın Scheduling ve Uygulama Mantıkını İyileştirmek

Profibus ustası olarak çalışan PLC veya DCS, aynı zamanda genel bir sistem gecikmesine katkıda bulunur. Eğer usta birden fazla iletişim görevi görür (örneğin, Ethernet/IP, OPC-UA ve Profibus) tek bir CPU'da, Profibus anketi diğer görevler tarafından geciktirilebilir.Profesyonel olarak veya Profibus için gerçek zamanlı bir temeli dikkate alındığında, master'ın saatlerini ve zaman zamanlamayın, doğru hataların gerçekleşmesi için daha sıkı bir şekilde azaltın. Örneğin, çoğu kölenin 200 μs içinde yanıt vermesi durumunda, 500 μs'ye kadar kötü bir şekilde gecikmeye neden olabilir.

Önerilen Araçlar, Standartlar ve Dış Kaynaklar

Birkaç standart ve uygulama notları düşük seviyeli Profibus tasarımı için ayrıntılı rehberlik sağlar:

Mühendisler ayrıca her bir Profibus kölesi için cihaza özel kılavuzlar, hata desteklerini, yanıt zaman özelliklerini doğrulamalı ve önerilen konfigürasyonları tavsiye etmeliler. Birçok modern IO-Link ustaları ve uzaktan I/O modülleri Profibus arayüzlerini daha düşük gecikmeli ASIC'leri optimize ederek içerir.

Örnek: Bir Ambalaj Makinesinde Latency Reducing

25 Profibus DP kölelerini kullanan bir paketleme makinesi düşünün - altı servo sürücü, on iki dijital I / O modüller ve yedi analog sensörler - 1.5 Mbit /s'te çalışan tek bir usta tarafından kontrol edilen bir sistem.Bus döngüsü süresi 12 m'de ölçüldü, bu da aşağıdaki adımların tümünü gerçekleştirdi.

  1. [0]Sessizin 12 Mbit / [[Dönetici] için vaftiz edilen tüm kölelerin bunu destekledikten sonra ve kablo segmentlerinin 100 m altında olduğunu doğruladı.
  2. [FONT=0) I/O veri uzunluğu[Dönetici: 32 kişi tarafından köleye verilen 8 kişi tarafından, % 75 oranında kesme boyutu.
  3. [FONT:0)Enabled Don modu [[DDDD 1] altı servo sürücü için aynı anda set noktaları aldı.
  4. [FONT:0)Replaced two older I/O modüller), 100 μs'de derecelendirilen yeni sürümlerle 1 ms üzerinde yanıt verdi.
  5. [0]Yere temizlenmiş bir sinyal teli ekleyip çok fazla metre ile karşılanmış bir sonsuzlukla karşı karşıya kalanlar.

Bu değişikliklerden sonra, otobüs döngüsü saat 0.9 m'ye düştü ve etiketleme işlemi sürekli olarak kesin hale geldi. Toplam yatırım mütevazıydı ve çabayı haklı çıkardı.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Profibus sistemlerindeki ağ gecikmesini azaltmak, cihaz işleme ve yeniden geçiş zamanlarını sağlamak için çok katmanlı bir meydan okumadır - bir milisaniye altında bile orta büyüklükteki ağlarda düzenli izleme, cihaz performansı, anket stratejisi ve hata yönetimi.Heibus standartları, sistemin her kaynağını sistematik olarak ele geçirmek için gecikmeli ve aktarmalı olarak, bu makalede belirtilen stratejilerin belirlenmesi ve yeniden geçiş süreleri ile ilgili olarak, modern otomasyonlarla düzenli bir şekilde izlenmesini sağlar.