Profibus Baud Oranlarını ve Data Transmission Speed üzerindeki Etkilerini Anlayın

Profibus Baud Oranlarını ve Data Transmission Speed üzerindeki Etkilerini Anlayın

Profibus (Process Field Bus) endüstriyel otomasyondaki en yaygın kullanılan iletişim protokollerinden biri olarak kalır, basit sensörlerden her şeyi birbirine bağlar ve bir parametre üzerinde karmaşık programlanabilir mantık kontrolörleri (PLCs) ve dağıtılmış kontrol sistemleri (DCS) ve dağıtım sistemleri (DCS) , güvenilir ve determinist davranışları, doğrudan doğrulanmış veri akışını etkiler ve bina otomasyonu ile ilgili olarak, bu hataların performansı bu kaybın tamamını kritik bir şekilde ayarlayabilir.

Bir Baud Rate Nedir?

En temelinde, baud oranı sinyalleşme olaylarına veya sembolün değişikliklerine atıfta bulunur, bu ikinci bir iletişim kanalında meydana gelir.Profebus bağlamında, her sembolün genellikle bir kısmını temsil eder, çünkü protokol ikinci (kf) veya megabitler için (kamp) veya ikinci (kbps) veya megabitler için daha pratik olarak kullanır.

Baud Rate vs. Bit Rate

Daha karmaşık modulation ( RS-232'de FSK veya Ethernet'te çok seviyeli sinyallerle kullanılanlar gibi), bir sembolün birden fazla bitini temsil edebilir. Ancak Profibus, RS-485 üzerinden çalışan Profibus ağı, her geçişin bir miktara karşılık verdiği basit gerilim geçişlerini kullanır.

Standart Profibus Baud Oranları

Profibus standardı (IEC 61158 ve EN 50170) desteklenen vaftiz oranlarının belirli bir setini tanımlar. Tüm cihazlar tüm oranları desteklemez, ancak aşağıdakiler en yaygın olanıdır:

Bu oranların seçimi keyfi değildir; doğrudan en fazla izin verilen kablo uzunluğuna etkiler, bağlantılı olabilecek cihazlar sayısı ve ağın elektromanyetik müdahaleye (EMI) kıyaslama uygunluğu.

Baud Rate Data Transmissions

Baud oranı ve veri aktarımı arasındaki ilişki basittir: yüksek bir baud oranı, 8 μs'de 15 μs'ye kadar tamamlanabilir - bu hız yüksek hızlı bir ambalaj, baskı ve hareket kontrolü gibi uygulamalarda kritiktir.12 Mbps'de, aynı değişim 8 μs'de 15 μs'de tamamlanabilir.

Çevrim Zamanı ve Bus Utilization

Profibus, bir token-passing ve master-slave erişim yöntemi kullanır. Bir usta cihazı (tipik olarak bir PLC veya DCS kontrolörü) her köle cihazı bir determinist düzende tutar.

Parazlanma oranını kabaca zaman belirli bir miktar veri iletmesi için gereken zamanı ortadan kaldırır, bu doğrudan en kötü durumdaki döngü zamanını azaltır.Gerçek zamanlı kontrol döngüsü için, bu, istikrarlı bir süreç ve istikrarsız bir kişi arasındaki farkı anlamına gelebilir. Ancak, daha hızlı baud oranları aynı zamanda cihazlardan daha sıkı zaman toleranslarını talep eder, bu yüzden her master-slave çifti maksimum hızda senkronize edemez.

Data Integrity ve Hata Fiyatları

Yüksek baud oranları daha kısa sürede sonuçlanır. 12 Mbps'de her bir miktar sadece 83 nanosaniye kadar sürer. Birkaç nanosaniyeden daha uzun süren herhangi bir gürültü kesintisi, yansıma veya sinyal bozulması, bu yüzden daha yüksek baud oranları daha dikkatli kablo routing, daha iyi kalkanlama ve katı bir sonlama uygulamaları gerektirir.Proibus standart, bir “bit-yükleme mekanizması ve bir döngü kırmızı çek (CRC) her telgrafın sonunda, ancak fiziksel katman çok gürültülü ise, veri bağlantı katmanının tekrarlayıcı veya zamanlayıcı olabileceğini görebilir.

Yüksek Baud Oranları Kullanılmasının Ticareti

Daha hızlı hızlar çekici olsa da, genel sistem güvenilirliğini zayıflatabilecek önemli ticaret noktalarıyla gelirler.

Elektrik Gürültünün Artan Susceptability to Electrical Gürültü

[FONT:0]Electromanyatik müdahale (EMI)) Yakın motorlardan, değişken frekans sürücüler (VFDs), ve kaynak ekipmanları, sinyal bant genişliğine bağlı olarak çok daha hızlı gerilimler yaratabilir. düşük hatalarda (örneğin, bu gürültüyü çoğu için), sinyal geçişleri yavaştır ve yüksek bir basamakta, alıcının yüksek seslenilmesi gerekir.

En Az Kablo uzunluğu Azaltıldı

Profibus spesifikasyonu, standart Profibus kablonun sinyal yayılımına ve entenuation özelliklerine dayanan her baud oranı için maksimum segment uzunluğu tanımlar (tip A veya tipi B). İlişki ters orantılıdır:

Bu mesafeler tekrarlayıcılar olmadan tek bir kablo segmenti varsayıyor.Eğer yüksek bir baud oranı korumak için daha büyük bir fiziksel alanı kapsamanız gerekiyorsa, Profibus tekrarlayıcıları veya fiber optik dönüştürücüleri kullanmalısınız, bu da maliyet ve karmaşıklık sağlar.En çok bitki çapında yüklemeler için, baud oranlarının bir karışımı (genellikle 187.5 kbps veya 500 kbps) mesafe ve hız dengelemek için seçilir.

Yaşlı cihazlarla uyumluluk

Birçok mirası Profibus cihazı (özellikle 1990'larda tasarlanmış olanlar) sadece 500 kbps veya 1.5 Mbps'ye kadar olan ayrımı destekleyecek şekilde, her cihazı segmentte doğrulamanız gerekir - tüm DP köleleri, DP/PA çiftleri de dahil olmak üzere - bu hıza destek veren bir cihaz tüm segmenti daha düşük bir ortak baud oranına yükseltecektir.

Güç tüketimi ve ısı Dissipation

Hızlı sinyallendirme, daha sık gerilim geçişi gerektirir, bu da transceivers ortalama güç tüketimini artırır ve yüksek çipli sıcaklıklara yol açabilir.In intrinsically safe (IS) alanlarda veya sınırlı hava akışı ile güç ve güvenlik kısıtlamaları korumak için, yüksek baud oranları uygulanabilir enerji sınırları aşılabilir veya ısınıcıları aşabilir. çünkü Profibus PA (proje otomasyonları için), vaftiz oranı 31.25 kbps'de sabitlenir.

Doğru Baud Rate'i seçin: Sistematik Yaklaşım

Profibus ağına en uygun vaftiz oranı seçmek tek bir boyuta sahip değildir. Fiziksel ortamı, dahil edilen cihazlar ve performans gereksinimleridir. Aşağıda pratik bir çerçevedir.

Adım 1: Gerekli Güncelleme Oranını Belirleyin

İlk olarak, kontrol döngüsü için en az kabul edilebilir döngü zamanını tanımlayın. Örneğin, 187.5 kbps'de bir dijital I/O statüsü her 5 ms'te güncellemeniz gerekiyorsa, tahmini telgraf uzunluğu kullanarak gerekli olan vaftiz oranını hesaplayabilirsiniz. 16 kanal numarası için bir telefon numarası gerekir.Eğer 5 ms artı otobüs için 1 $ 'a ihtiyacınız varsa, en az 500 kbps veya Mbps'ye ihtiyacınız olacaktır.

Adım 2: Fiziksel Mesafeler

Tek bir segmentteki en yüksek iki cihaz arasındaki en yüksek kablo uzunluğu.Eğer bu mesafe, istenen baud oranınız için limiti aşıyorsa (yukarıdaki tabloya bakın) üç seçeneğiniz vardır: (a) kısa sürede daha düşük bir baud oranıyla (b) segmenti bölmek için bir tekrar yükleme veya (c) fiber optikleri kullanın.

Adım 3: Assess Environmental Gürültü Seviyeleri

Otomasyon sisteminiz değişken frekans sürücüleri, kaynak robotları veya indüksiyon ısıtıcıları içeriyorsa, EMI riski yüksek. Bu tür ortamlarda, alan deneyimi, 500 kbps'nin üzerindeki gecikme oranlarının genellikle geçici hatalarına neden olduğunu gösterir.Bir spektrum analiz cihazı kullanın veya bir Profibus tanı aracı (örneğin bir B&R Profibus Testi veya portatif bir uygulama alanı gibi) en kötü gürültü koşullarında sinyal kalitesini kontrol etmek için.

Adım 4: Cihaz Uyumluluk

Tüm cihazların veri tablolarını kontrol edin (DP master, her DP kölesi, herhangi bir DP/PA bağlantı, tekrarlayıcılar) desteklenen baud oranları için.Eğer bir cihaz sadece 500 kbps'ye kadar devam ederse, tüm segment 500 kbps veya daha az çalıştırılmalıdır.

Adım 5: Canlı Bit-Error-Rate Testini Gerçekleyin

Sistemi üretime girmeden önce, en az 24 saat boyunca seçilen vaftiz oranında sürekli bir test yapın.Bir Profibus monitörü CRC hataları, geri dönüşler ve bus-off olayları. Modern bir teşhis aracı da busta sinyalini ölçebilir ve jitterivist oranını bir adımla azaltmayı düşünün (örneğin, Mbps'den 500 kbps'ye kadar) ve tekrar test eder.

Profibus DP vs. Profibus PA: Baud Rate Farklılıkları

DP, yüksek hızlı fabrika otomasyonu için tasarlanmıştır ve 12 Mbps'ye kadar vaftiz edilen PA'ya kadar uzanır.Fıradaki yüksek çözünürlükte çift anahtarlamalı bir sistemle bağlantı kurmanın ardından, yüksek çözünürlükte bir çift geçişli sistemle ilgili olarak, yüksek çözünürlükte bulunan ve yüksek çözünürlükte bulunan bir çift geçişli sistemle sabitlenir.

Baud Rate Konsülasyonu için Pratik Değerlendirme

Baud Rate Auto-Detection

Çoğu modern Profibus usta cihazları (özellikle Siemens, ABB ve Rockwell) başlangıçta otomatik vaftiz oranını tespit eder. usta, kölelerden bir yanıt almaya kadar her zaman standart oranlarda bir yanıt alır.Bu, bir kez vaftiz oranını kilitlemek için çok önemlidir, ancak sistem tekrar tekrar tekrar tekrar tekrarlanan girişimlerden kaçınmak için sürekli kesintiye uğrar.

Tekrarlayıcılar ve Optik Bağlantılar

Tekrarlayıcılar sinyali yeniden üretebilir ve birkaç tekrarlayıcının ötesinde otobüsleri genişletebilir. Ancak her tekrarlayıcı, 12 kez küçük bir gecikme (tipik olarak 1-2 biraz zaman) Mbps'de yüksek vaftiz oranlarında, bu gecikmeler, birkaç tekrarlayıcının yer değiştirmesi ve EMI'ye ait olduğu için zaman zamanlayıcıları kullanmaz.

Kablo Kalite ve Tesih

Yüksek baud oranlarında, 150 {{'nin karakteristik bir engeli olan birkaç santimetre bile bir anten olarak hareket edebilir ve sinyalleri yansıtmalıdır.Sadece Profibus kablosu (örneğin, Siemens 6XV1830 serisi), 150 {{'nin karakteristik bir engeli ile (Tendişmanları); her segmentin her iki ucundan 1.5 $ 'a kadar yüksek uzunlukta Mbps'ye güvenilmemelidir.

Gerçek Dünya Örnekleri ve Vaka Çalışmaları

Vaka 1: Yüksek Hızlı Ambalaj Hattı

Bir içecek bottling bitkisi 30 servo sürücü ile bir Profibus DP ağı kullandı, 100 dijital I / O bloklar ve 50 akıllı sensörler. İlk tasarım 1.5 Mbps kullandı, ancak 8 ms döngüsü zaman etiketi için çok yavaştı. 12 Mbps'ye kadar yükseltildi, çünkü en uzun kablonun 150 m (en kısa sürede 100 m) toplamı 12 Mbps'ye kadar sürdü.

Vaka 2: Petrol ve Gaz Refinery

Bir rafineride, bir Profibus PA ağı, tehlikeli alanlarda baskı ve sıcaklık vericileri için kullanıldı. DP/PA çiftr, 13.75 kbps'ye kadar çalışan PA segmentlerinde bulundu ancak büyük bir tank çiftliğinde gerekli olan kablo uzunluğu 31.25 kbps'de sabitlendi (1 km) işlem değişkenleri yavaş yavaş yavaşladı (her iki katına çıktı.

Vaka 3: Miraç Bütünleme Sorun

Bir gıda işleme tesisi bir PLC yükseltti ancak 1995 yılında yapılan eski Profibus I/O blokları korudu. Yeni PLC 12 Mbps'yi destekledi, ancak eski bloklar sadece 187.5 kbps'ye kadar devam etti. Sistem, 1.5 Mbps'yi destekleyen, aynı kablo altyapısı için 8x performans artışına sahip değildi.

Baud Rate Analizi ve Problemshooting için Araçlar

Shaud oranı seçiminiz doğru olduğundan, uzman teşhis donanımları kullanın. Ortak araçlar, [[Ücretsiz Testler:0)Profibus 3) Softing veya ESATIC S7) Bu rapor, Profikoz'dan gelen ücretsiz yazılımlar, bu cihazlar sinyal seviyelerini ölçer, gürültü marjlarını, biraz zamanlarını ve jitterleri sağlar.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Profibus baud oranı seçimi sadece bir yapılandırma detayı değildir; ağ erişimini etkileyen temel bir tasarım kararıdır, veri aktarım, gürültü bağışıklığı ve cihaz uyumluluğu. Tasarım mühendisleri, kablo uzunluğu ve elektrik gürültüsünün fiziksel sınırlamalarına karşı hız için ihtiyaç duymalıdır. - hata oranı ve sinyal bütünlüğü arasındaki ilişki anlayışla, güvenilir, yüksek performanslı endüstriyel iletişim ağı sağlayan bir sistemden haberdar olabilirsiniz.

Daha fazla okuma için, resmi Profibus kullanıcısına, Siemens elbelli ve PRONET International (PI) organizasyonundan gelen kılavuzlara danışın.[FONT=0)profibus.com) Ek olarak, önde gelen PLC satıcılara ait uygulama notları da, bu nedenle, Siemens elyazma Ağı olarak aşağıdaki gibidir:2).