|
Přenos protokolu Profibus na velké vzdálenosti
Průmyslová sběrnice Profibus byla vyvinuta pro účely řízení procesů a je jednou z nejrozšířenějších sběrnic využívaných pro distribuované řídicí systémy. Pro fyzickou vrstvu komunikačního modelu jsou standardizovány různé druhy komunikačních prostředků podle požadované komunikační rychlosti a vzdálenosti. Pro lokální propojení se do rychlosti 1,5 Mb/s nejčastěji používá rozhraní RS-485. Někdy je však nutné přenést protokol Profibus na vzdálenost řádově třeba i kilometrů. Může jít o propojení stanic řídicího systému v rozlehlém areálu, připojení čerpacích a čisticích stanic ve vodárenství, propojení strojů v lomech, spojení řídicích stanic horkovodů a mnoho dalších aplikací. Pomineme-li spojení prostřednictvím rádiového signálu, zbývají v podstatě dvě možnosti: spojení modemy po pronajaté lince nebo přenos po optickém vlákně. Na obr. 1 je pro obě tyto možnosti ukázána závislost dosažitelné komunikační vzdálenosti na komunikační rychlosti.
Je zřejmé, že komunikace po optickém vlákně má mnoho předností. K těm největším patří možnost komunikovat velkými rychlostmi na dlouhé vzdálenosti a téměř absolutní odolnost proti vlivu elektromagnetického rušení. Právě posledně jmenovaná vlastnost je hlavním důvodem poptávky po optických modifikacích sběrnice Profibus. Optický kabel je možné bez problémů vést poblíž silných zdrojů elektromagnetického rušení, jakými jsou v moderním výrobním provozu např. měniče frekvence. Lze jej bez obtíží položit přímo vedle vysokonapěťového kabelu a není třeba jej chránit proti blesku a atmosférické elektřině.
Společnost Westermo Teleindustri vyrábí tři základní typy převodníků sběrnice Profibus na optická vlákna (obr. 2). Umožňují sestavit tři základní topologie optické sítě, znázorněné na obr. 3: spojení bod-bod, páteřní optickou síť s metalickými odbočkami a kruhovou redundantní síť. Kombinací těchto základních topologií je možné vytvořit libovolnou složitější síť.
Realizace sběrnice Profibus pomocí optických vláken je z technického hlediska téměř ideálním řešením, ale instalace optického spoje je stále ještě poměrně nákladná záležitost. Existuje však mnoho aplikací, ve kterých stačí i menší komunikační rychlost. Potom je vhodné uvažovat o přenosu po standardním metalickém vedení. Pro tento účel je určen modem Westermo TD-29P (obr. 4). Uvedený modem používá modulaci FSK (Frequency Shift Keying) a dokáže sdílet pronajatou linku s dalšími modemy, jak ukazuje obr. 5. Jediným aplikačním omezením je to, že jej nelze provozovat na linkách pronajatých veřejným poskytovatelem (např. společností Český Telecom) a „nedomluví se„ s běžnými komerčními modemy. TD-29P nepoužívá žádnou ze standardních modulací podle doporučení CTR-15; jeho modulace byla vyvinuta ve firmě Westermo Teleindustri. Jedině tímto způsobem bylo možné dosáhnout rychlosti 19,2 kb/s v tzv. přímém módu, kdy jsou jednotlivé bajty telegramu přímo přiváděny do modulátoru a bezprostředně vysílány na linku. Důvodem pro toto řešení je citlivost protokolu Profibus na zpoždění mezi přenášenými znaky. Například při rychlosti 19 kb/s nesmí být mezi znaky prodleva větší než 57 µs.
Tato podmínka je při přímé modulaci splněna a spojení modemy TD-29 se z hlediska připojené stanice jeví jako zcela transparentní, jako by stanice byly přímo spojeny přes rozhraní RS-485. Velká pozornost je věnována ochraně proti rušení a poškození modemu indukcí rušivých napětí do vedení. Rozhraní pro sběrnici Profibus je od linky galvanicky odděleno a všechna rozhraní mají vestavěny přepěťové ochrany.
Existují i další možnosti dálkového přenosu protokolu Profibus, např. prostřednictvím paketů IP. I pro tato řešení má firma Westermo Teleindustri vhodné technické prostředky. Jakékoliv informace o nich si mohou zájemci vyžádat v libovolné kanceláři společnosti FCC Průmyslové systémy.
Ing. Otto Havle, CSc.,
FCC Průmyslové systémy
FCC Průmyslové systémy s. r. o.
info@fccps.cz
www.fccps.cz
400 11 Ústí nad Labem, SNP 8, tel.: 472 774 173, fax: 472 772 115
603 00 Brno, Vinařská 1a, tel.: 543 215 654, fax: 543 215 655
182 00 Praha 8, U Slovanky 3, tel.: 266 052 098, fax: 286 890 252
|