Способы передачи данных в сети Profibus

1. Способы передачи данных в сети Profibus

2. Способы передачи данных • Способ передачи данных определяет: • Состав участников, их свойства и количество: • Актив<––> Актив (между активными узлами). • Актив<––> Пассив (обмен данными между активными и пассивными узлами). • Области данных: • 1) только области входных и выходных данных (Е, А); 2) блоки данных DB; • 3) любые из набора: входы А, выходы Е, меркеры М, блоки данных DB.

3. Способы передачи данных • Порядок установки связи. • Приоритет телеграмм, объём телеграмм (количество байт для передачи). • Организацию виртуальной связи. • Затраты на программирование.

4. Схема передачи данных • Управляющая программа записывает данные, подлежащие передаче, в область данных. Для каждого абонента сети должна быть своя область данных. Телеграмма, кроме данных, содержит заголовок, включающий номер участника сети, адрес отправителя (локальный, LADR) и получателя (назначения, DADR). Если устройство-получатель содержит несколько управляющих программ, то необходимо сформировать виртуальный канал связи, связывающий между собой 2 почтовых ящика (локальный LSAP и удаленный RSAP).

5. Схема передачи данных • Функция SEND направляет телеграмму в область передачи данных, формируя заказ. Чтобы инициализировать работу службы, функция SEND передает ей номер этого заказа. Далее служба устанавливает связь и обслуживает заказ, то есть передает телеграмму по сети. Службы на станции-адресате считывают телеграмму в область приема, и если адрес получателя совпадает, вызывает функцию RECEIVE, которая считывает телеграмму, помещает данные из нее в область данных, и уведомляет управляющую программу.

6. Схема передачи данных

7. Способы передачи данных • Явные: это способы, которые реализуются под полным контролем и управлением со стороны управляющей стороны управляющей программы, т.е. управляющая программа определяет, когда нужно переслать данные и формирует блок параметров для передачи. • Неявные: это способы, которые реализуются автоматически операционной системой или коммуникационным процессом так, что задачи управляющей программы сводятся к обработке передаваемых и получаемых данных.

8. Неявные способы • 1) GP (SDN) – глобальная периферия – способ, который позволяет производить обмен информацией между активными участниками путём объединения адресного пространства выходных сигналов в единое пространство. Например, байт выходных данных АВ3 будет соответствовать байту глобальной периферии GP1 и т.п. В процессе работы каждый активный участник пересылает свои данные с использованием службы SDN методом широкого вещания.

9. Неявные способы • Перед каждым сеансом передачи данных участники сравнивают байты текущего и предыдущего сеансов и выбирают для передачи только измененные байты. Остальные участники принимают телеграммы полностью, но выбирают только те байты, что указаны в их списке соответствия. Отсюда следует, что метод GP применяется для передачи срочной информации с редко изменяющимся составом, например, аварийных сигналов.

10. Неявные способы

11. Неявные способы • 2) ZP (SRD) – циклическая периферия – способ, который позволяет организовать обмен данными как между активными, так и между пассивными участниками путём объединения их адресных пространств входных и выходных сигналов в общее, называемое циклической периферией, и организацией связи по принципу Master – Slave. Мастером может быть только активный участник сети. В процессе работы мастер, получив доступ к сети, формирует запросы для передачи информации всем подчиненным участникам в соответствии и в порядке расположения участников в его списке. Мастер передает телеграмму с использованием службы SRD. Все телеграммы, отправленные данным способом, имеют низкий приоритет.

12. Неявные способы

13. Неявные способы • 3) DP (SRD) – децентрализованная периферия – способ, предназначенный для организации опроса активным участникам своих собственных периферийных устройств. Все подчиненные устройства должны быть пассивными. Выходы подчиненных устройств как бы являются выходами мастера (входы – тоже). Ограниченность метода состоит в том, что активный участник лишается права одновременно быть участником глобальной или циклической периферии.

14. Неявные способы

15. Явные методы • Явные методы требуют инициативы со стороны управляющей программы. Включают: • 1)AG – AG (точка – точка, PTP). Преимуществом явных методов является то, что в качестве источника и приемника данных могут использоваться блоки данных – это массивы данных, вмещающие 256 байт (DB0…DB255), которые хранятся вместе с блоками программ; для передачи используется служба SDA (наиболее надежный способ передачи).

16. Явные методы

17. Явные методы • С другой стороны, применять явные методы можно только для связи активных устройств (числом до 32х). При этом для каждого виртуального канала связи выделяются индивидуальные почтовые ящики (SAP, Service Active Point), у каждого участника назначаются одинаковые номера SAP. • Участник передает информацию другому участнику, но сеанс связи будет закончен только после получения телеграммы подтверждения. Управляющая программа формирует только данные телеграммы.

18. Явные методы • Инициатива приема и передачи принадлежит управляющей программе. Для того, чтобы переслать или принять данные, в управляющей программе необходимо вызвать специальные функциональные блоки SFB RECEIVE, SFB SEND. • В контроллере AG1 есть CPU, содержащий управляющую программу с блоками REC, SEND и блок данных DB, подлежащих передаче. В коммуникационном процессоре CP находятся параметры для вызова служб и подготовлены запросы ANR. Каждому виртуальному каналу ставится в соответствии запрос, в котором определена служба передачи и адрес корреспондента.

19. Явные методы

20. Явные методы • Алгоритм обмена информацией следующий: • 1. Контроллер AG1 вызывает функциональный блок SEND с передачей ему номера запроса и источника передаваемых данных: SEND ANR1, DB. • 2. Происходит передача данных в буфер ОС, устанавливая специальный бит координации передачи информации (BKC). • 3. Когда AG1 получает доступ к сети (это распознается ОС), происходит вызов службы SDA в соответствии с номером SAP.

21. Явные методы • 4. AG1 производит передачу данных. Бит, координирующий передачу, сбрасывается, а бит, координирующий прием (BKR), устанавливается. • 5. Получатель осуществляет прием данных. Отправитель переходит в режим ожидания подтверждения. • 6. Получатель формирует телеграмму подтверждения данных (квитанцию). • 7. AG1 получает квитанцию, ОС сбрасывает бит, координирующий прием.

22. Явные методы • 8. происходит вызов блока RECEIVE с указанием номера запроса на прием ANR. • Если код ошибки в телеграмме подтверждения не нулевой, то информация передается еще раз.

23. Явные методы • 2)Свободный доступ к уровню 2 (FL2). Наиболее гибкий способ передачи, который со стороны пользователя позволяет полностью определить все параметры каждого отдельно взятого сеанса связи. Предоставляет возможность использования всех 3-х служб SDA, SDN и SDR. Вид используемой службы определяется в заголовке телеграммы. Поэтому при использовании FL2 заголовок телеграммы должен формироваться со стороны управляющей программы и, следовательно, затраты на программирование наибольшие.

24. Явные методы • C использованием этого способа связи пользователь может полностью контролировать и определять порядок передачи и приёма данных между партнёрами: • выбирать вид службы (SDA, SDN, SRD); • выбирать приоритет (Low/High); • выбирать канал (через параметры LSAP, RSAP, RADR); • выбирать партнера (Act/Pas). • Платой за такую гибкость являются существенные затраты на разработку и использование ресурсов управляющей программой, поскольку для каждого сеанса передачи со стороны управляющей программы требуется готовить телеграмму.

25. Явные методы

26. Явные методы • Телеграмма состоит из заголовка (8 байт) и данных (до 242 байт). Байты заголовка: • 1. COM CLASS: содержит код, определяющий этап прохождения (состояние) заказа. Код может быть следующим: 00 – REQ (запрос), 01 – CONF (подтверждение), 02 – IND (индикация). • REQ – формируется при вызове функционального блока SFB SEND и длится до получения телеграммы подтверждения; • CONF – начинается с момента передачи телеграммы подтверждения партнерам и заканчивается приемом этой телеграммы управляющей программой передающего устройства;

27. Явные методы • IND – начинается с момента поступления данных в принимающее устройство и заканчивается размещением данных в соответствующие блоки данных; • 2. USER ID: байт, который пользователь может использовать произвольно для себя. • 3. SERVICE CODE: байт кода обслуживания – заносится код службы, которая должна обработать телеграмму: • 00 – SDA; • 01 – SDN; • 02 – SRD;

28. Явные методы • 06 – RPL_UPD_S (подготовить данные для ответа для однократной передачи); • 07 - RPL_UPD_M (многократная передача); • 7F – BROADCAST – широкое вещание. • 4. LINK STATUS: байт, в котором содержится код ошибки при передаче и приеме данных. Даже при использовании SDN ОС заносит код ошибки. Если используется SDA, то в этом байте содержится код ошибки. • 5. PRIOR: байт, содержащий значение приоритета телеграммы (00 –низкий, 10 - высокий). • 6. RSAP: показывает через какой почтовый ящик передается информация.

29. Явные методы • 7. RADR: адрес удаленного участника. • 8. SEGM ADR: адрес сегмента – забивается FF (в сети PROFIBUS не используется). • Процесс передачи осуществляется на стороне активного партнера при наступлении состояния REQ. Данные извлекаются из буфера и телеграмма отправляется адресату. На стороне передающего устройства начинается состояние CONF. На стороне приемника вызывается блок RECEIVE и наступает состояние IND.

30. Явные методы • Для координирования действий блоков SEND и RECEIVE в управляющей программе постоянно вызывается блок SEB CONTROL с указанием номера запроса ANR, который считывает слово индикации ANZW, содержащее информацию о состоянии запроса. • 3) FMS. Используется для контроля состояния сети. Обычно устанавливаются на стороне операторских станций, например, с целью диагностики сети и выдачи сообщений.

31. Сводная таблица характеристик способов передачи • Способ: GP • Участники: Act • Их число: 32 • Служба: SDN • Приоритет: High • Размер телеграммы: 64A/256E • Управл. Программа: - / + • Затраты на программирование: низкие

32. Сводная таблица характеристик способов передачи • Способ: ZP • Участники: Act/Pas • Их число: 32/всего 128 • Служба: SRD • Приоритет: Low • Размер телеграммы: 256A/256E/Всего 256 • Управл. Программа: - / + • Затраты на программирование: низкие

33. Сводная таблица характеристик способов передачи • Способ: DP • Участники: Master/Slave • Их число: 1/всего 128 • Служба: SRD • Приоритет: Low • Размер телеграммы: 242A/242E/Всего 256 • Управл. Программа: - / + • Затраты на программирование: низкие

34. Сводная таблица характеристик способов передачи • Способ: PTP • Участники: Act • Их число: 32 • Служба: SDA • Приоритет: Low • Размер телеграммы: 128B • Управл. Программа: + • Затраты на программирование: средние

35. Сводная таблица характеристик способов передачи • Способ: FL2 • Участники: Act/Pas • Их число: 55 • Служба: SDN, SRD, SDA • Приоритет: High/ Low • Размер телеграммы: 8B+242B • Управл. Программа: + • Затраты на программирование: высокие

36. Сводная таблица характеристик способов передачи • Способ: FMS • Используются устройствами программирования для диагностики и определения состояния сети.