Электрическиеприводы · 2014-09-30 · 4|...

Электрические приводы

Информация

с цифровым интерфейсом

2|

Применение

Приводы AUMA используются везде, где требу-ется перекрытие или регулирование потокомсреды через трубопровод. Приводы являютсякритическим связующим звеном между контрол-лером процесса верхнего уровня и арматурой.

Во всех отраслях промышленности растет при-менение цифровых интерфейсом для связи с раз-личными устройствами. Приводы AUMA могутбыть оборудованы цифровым интерфейсом длявсех наиболее распространенных протоколов.

Энергетика: электростанции

: дымовые очистные установки

: теплоснабжение

Химическая отрасль: химическая промышленность

: нефтехимическая

промышленность

: фармацевтическая

промышленность

Водное хозяйство: водоподготовительные

установки

: очистные станции

: насосные станции

Другие: кондиционирование воздуха

: кораблестроение

: металлургические заводы

: цементные заводы

: пищевая промышленность

|3

Решения для мира в движении

Данная брошюра предназначена для инжене-ров – проектантов и менеджеров по закупкам,которые желали бы применять приводы AUMA сцифровым интерфейсом. Брошюра содержит вве-дение в технологию цифровых протоколов, обзорцифровых систем, поддерживаемых AUMA, и вчастности, особенности приводов AUMA,относящиеся к цифровым интерфейсам.

С конца 80-х AUMA была активно вовлечена вразвитие стандартов цифрового обмена данными.В 1993 году был выпущен первый привод AUMA сцифровым интерфейсом – Profibus FMS. AUMAявляется одним из пионеров в развитии цифро-вых интерфейсов для электрических приводов.

Целью AUMA является не просто предоставитьцифровой интерфейс: весь функционал, опреде-ляемый соответствующим протоколом, долженбыть полностью использован с пользой для авто-матизации арматуры. AUMA тщательно проверяети отслеживает дальнейшее развитие в областицифровых протоколов на предмет применимостив электрических приводах, и соответствующимобразом реализует эти протоколы в своихизделиях.

Благодаря модульной конструкции приводов,любой привод AUMA – многооборотный, неполноо-боротный, прямоходный – может быть поставленс цифровым интерфейсом. Таким образом, возмо-жен процес интеграции в систему управления поцифроым каналам любого типа арматуры.

СодержаниеОбщая информация по цифровым интерфейсам

Структуры систем автоматизации 4

Цифровая передача данных 4

Преимущества цифровых интерфейсов 5

Кабели/установка цифровых интерфейсов 6

Скорость передачи/длина кабеля 6

Интеграция устройств 7

Profibus DPModbus RTUDeviceNetFoundation FieldbusПриводы AUMA с цифровым интерфейсом

Модульная концепция 16

Характеристики цифровых

интерфейсов AUMA 17

Подсоединение шины –

невзрывозащищенные приводы 18

Подсоединение шины –

взрывозащищенные приводы 19

Мастер станция SIMASIMA: Ведущее устройство шины и

приводы от одного поставщика 20

Предпродажная и послепродажная поддержкаAUMA

Техподдержка AUMA по цифровым

интерфейсам 22

Сервис AUMA по цифровым интерфейсам 22

Ссылки и литература

4|

Общая информация по цифровым интерфейсам

Цифровой интерфейс (полевая шина) – промыш-ленная коммуникационная систем, соединяющаяразличные полевые устройства, такие как датчики(сенсоры), электроприводную арматуру и приводы сконтроллером (системой управления). Технологияполевой шины была разработана в 80-х годах сцелью замены параллельной проводки для передачибинарных сигналов, которая была общепринятой вто время. Также целью была замена аналоговой

передчи сигналов цифровой технологией. Сегодняна рынке утвердилось много различных цифровыхсистем с разными характеристиками, например,Profibus, Interbus, ControlNet, или CAN. С 1999 годацифровые системы были стандартизированы в соот-ветствии с IEC 61158 «Цифровой обмен даннымидля измерения и управления – Fieldbus дляприменения в промышленных системах управления».

Структуры систем автоматизацииДля управления объектом требуется по крайней

мере одна система управления, и часто несколькоединиц электроприводной арматуры и датчиков.Если требуется управление от электричества, товстает вопрос, как датчики и арматура будут подсо-единены к системе управления. Возможны двабазовых варианта:

■ К каждому датчику и арматуре от системы управ-

ления подводится отдельный канал для сигнали-

зации и управления (параллельная проводка)

■ Обмен сигналами между системой управления и

несколькими датчиками и / или арматурой реали-

зуется по двухжильному кабелю (последователь-

ная проводка).

Чем выше уровень автоматизации объекта илимеханизма, тем большее число кабелей требуетсяпри параллельной проводке из-за возросшего числаточек входа и выхода. Реализация, подключение,установка и обслуживание заметно усложняются.

Часто к кабелям предъявляются высокие требо-вания, то есть для передачи аналоговых сигналовнеобходимо применение специальных кабелей.Таким образом, параллельная проводка становитсясерьезным стоимостным и временным фактором втехнологии автоматизации. Для сравнения, последо-вательная проводка при применении так называе-мых системах полевой шины (fieldbus) содержитзначительный потенциал для упрощения.

Полевая шина заменяет группы параллельныхкабелей одним кабелем шины и соединяет всеуровни от полевых устройств до контроллеров. Внезависимости от конкретного применяемого устройст-ва, то есть, Программируемого Логического Контрол-лера от различных производителей или контролле-ров, основанных на компьютере, полевая шина сое-диняет все компоненты. Устройства на объектемогут быть расположены где угодно. Таким образом,полевая шина обеспечивает мощную коммуникаци-онную сеть для современных концепцийавтоматизации.

Цифровая передача данныхПо полевой шине передается только цифровая

информация. Аналоговые сигналы или измеренныевеличины перед передачей через шину конвертиру-ются в цифровые значения. В общем случае цифро-вые сигналы менее подвержены помехам, чем сиг-налы, передаваемые аналоговым способом. Встро-

енные механизмы проверки дополнительно улуч-шают безопасность коммуникаций, например про-верка целостности данных или возвратпередающему подтвеждения приемки информации.

|5

Преимущества цифровых интерфейсов

Параллельная проводка:Многожильные кабели для каждого устройства.

Это приводит ко многим точкам и кластерам ввода– вывода для соединения полевых устройств с сис-темой управления в шкафу управления .

Последовательная проводка – полевая шина:Один двух-жильный кабель для всех устройств.

Множество кластеров ввода – вывода заменяютсяодним интерфейсом полевой шины.

Цифровые интерфейсы имеют много преимуществ относительно параллельной проводки:■ Меньшее количество проводов экономит время

на стадии планирования и установки

■ Снижается количество кабелей, каналов и раз-

меры шкафов управления

■ Снижение числа компонентов одновременно

снижает количество требуемой документации

■ Большее количество информации может быть

передано по меньшему количеству проводов

■ Самодиагностика устройств по цифровому ин-

терфейсу снижает время простоя и обслужива-

ния (более эффективное управление ресурсами)

■ Оцифровка аналоговых величин улучшает поме-

хоустойчивость сигналов

■ Собранные цифровым способом результаты из-

мерений и сгенерированные в цифровом виде

референтные точки могут далее обрабатываться

без дополнительной конверсии сигналов

■ Открытые цифровые интерфейсы стандартизи-

руют передачу данных и интеграцию устройств

от разных производителей – пользователь не

ограничен стандартами разных производителей.

■ Расширение или внесение изменений гибко и легко

реализуется, гарантируя безопасность в будущем

При внедрении системы полевой шины следует принимать во внимание следующие аспекты:■ Для монтажа и наладки требуется квалифициро-

ванный персонал

■ Увеличение стоимости компонентов с функцио-

нальностью полевой шины компенсируется потен-

циальной экономией за счет внедрения

цифрового интерфейса

■ Требуется специальное измерительное и диагнос-

тическое оборудование

■ Слегка увеличивается время отклика (обычно мо-

жет быть игнорировано при автоматизации

процесса)

6|

Общая информация по цифровым интерфейсам

Кабели/установка цифровых интерфейсовТипы кабелей

Передача данных по полевой шине может бытьреализована не по всякому кабелю. Типы кабеляопределены для каждой системы. Благодаря низкойскорости передачи данных, требования по прото-колу Fieldbus Foundations относительно низки;DeviceNet требует более сложного кабеля,поскольку спецификация протокола требует отдель-ной подачи напряжения по тому же кабелю.

УстановкаПередача данных по системам полевой шины про-

исходит с низким уровнем сигнала, то есть + / _ 5 В.Установку следует производить тщательно дляобеспечения безошибочной передачи данных. Этокасается экранирования, выравнивания потенциа-лов, соблюдения требований по максимально допус-тимой длине кабеля, правильной настройки терми-нирующих устройств шины и адресации полевыхустройств. Соблюдение руководств по установкеобеспечивает беспроблемное подключение всехполевых устройств шины.

Скорость передачи/длина кабеляБольшинство протоколов специфицируют

несколько значений скоростей передачи данных,определяемых в кбит/секунду. Хотя на первыйвзгляд кажется разумным выбрать самую большуюскорость передачи, но это, однако, возможно толькоза счет пониженной длины кабеля. Чем больше ско-рость передачи и чем длиннее кабели, тем большечувствительность и меньше помехоустойчивость.

Для каждого промышленного объекта следуетопределить идеальный компромисс между длинойкабеля и скоростью передачи. Таким образом, кпримеру, следует выбирать меньшую скорость пере-дачи для станции переработки водных отходов, гдерасстояния между устройствами велики, в отличиеот объектов, где устройства расположены ближедруг к другу.

ОптоволокноВ качестве альтернативы, многие системы цифро-

вого интерфейса предлагают передачу данных пооптоволокну. В этом случае можно достичь большихдлин кабелей, чем при использовании типов кабе-лей, указанных в спецификации протокола. Элек-трическая опторазвязка конвертирует сигнал поле-вой шины в оптический сигнал и наоборот(приемник).

Повторитель/УдлинительГоворя в общем, повторители или удлинители –

это усилители, позволяющие увеличить длинукабеля сегмента полевой шины. Секция между кон-троллером и первым повторителем или междудвумя повторителями называется сегментом. Числоповторителей или сегментов ограничено. Повтори-тели также могут использоваться для:

■ для организации ответвлений

■ для создания другого сегмента шины, если уже

было достигнуто максимальное количество соеди-

няемых устройств на один сегмент.

Зависимость скорости передачи данных от длины кабеля

km

m

kBit/s MBit/s

км

м

кБит/сек мБит/сек

|7

Интеграция устройствПодключение

В отличие от обычной проводки, когда различныесигналы идут по отдельным проводам и не требуютобработки в хронологическом порядке, устройстваполевой шины должны придерживаться строгих при-нципов организации для обеспечения бесперебой-ного обмена данными по обычным средствампередачи данных.

Это может быть достигнуто путем определенияпараметров коммуникаций. В процессе подключенияв ведущем устройстве (мастере) определяютсяпараметры для каждого подключаемого устройства.При запуске системы эти параметры передаются вполевые устройства. Программирование параметровосновано на электронных таблицах данных, пред-оставляемых производителем устройств. ДляProfibus DP, например, это GSD (Общее ОписаниеСтанции).

Пример подключения (Profibus DP)[1] Подключающему инженеру нужны GSD файлы по всем

подключаемым полевым устройствам. Файлы можно загру-зить с интернет сайтов организации пользователей ProfibusDP или с сайтов производителей непосредственноустройств. Файлы GSD содержат информацию по поддер-живаемым устройством параметров Profibus, таких какскорость передачи данных, длина посылок данных…

[2] Подключающий инженер определяет параметры коммуни-каций для всех устройств и сохраняет их в мастере ProfibusDP. В нашем примере – это ПЛК с интерфейсом Profibus.

[3] При включении мастера и / или полевых устройств, опреде-ленные ранее параметры коммуникаций синхронизируютсяс полевыми устройствами. После этого данные по процессумогут немедленно передаваться по шине.

Во время работыВ дополнение к централизованному распределе-

нию параметров коммуникаций, возможно такжевоздействовать на полевые устройства в режимереального времени: поведение процесса, то есть,например, привода, может быть изменено изоператорской.

Рабочее поведение полевых устройств можетбыть оптимизировано без получения доступа кустройству. Одновременно можно получить диагнос-тическую информацию, которая помогает оптимизи-ровать параметры устройства для увеличения срокаслужбы или обеспечения более эффективногообслуживания.

[1] Средства интеграции устройств, например, DTM или EDD,предоставляемые изготовителями устройств, устанавлива-ются в контроллерах управления и мониторинга внутристандартной программной среды.

[2] Из операторской можно читать данные по диагностикевыбранного устройства, или изменять параметры.

8|

Profibus DP

Profibus FMS был разработан с 1987 по 1989 врамках проекта по сотрудничеству (промышлен-ность, исследовательские институты и Немецкийфедеральный офис по исследованию) и был переве-ден в стандарт DIN 19245 (процесс стандартизациибыл продолжен с выходом EN 50170 и IEC 61158).Дальнейшее успешное развитие включало ProfibusDP, Profibus DA, Profibus DP-V1 и DP-V2, а такжеProfinet.

ТопологияБазовой структурой топологии Profibus DP явля-

ется линия. Для реализации ответвлений от одногоили более полевых устройств могут быть использо-ваны Повторители (R).

Повторители также могут быть использованы длясоединения разных сегментов шины. Таким образом,системы Profibus можно расширять за пределы мак-симальной длины кабеля на один сегмент.

Особенности шиныРазработчик илисертификационный орган

Profibus Nutzer Organisation (PNO) – Организация Пользователей Profibuswww.profibus.com

Концепция/принцип коммуникаций

Типично ведущий – ведомый (master-slave) (для систем с одним ведущим устройством),дополнительно также мастер – мастер для систем с несколькими ведущими устройствами.Использование механизмов запрос – ответ для циклической передачи данных и службDP-V1 для нециклической передачи данных

Применения В основном в инженерном обеспечении машин и промышленных объектов, а также вавтоматизации производства. Благодаря быстрой передаче данных и, в принципе, простой истабильной физической системе передачи данных (RS-485), Profibus-DP можетиспользоваться для многих применений.

Версии ■ Profibus FMS (FMS = Спецификация сообщений полевой шины), первая версия Profibus, внастоящее время используется редко на уровне полевых устройств.

■ Profibus DP (DP = Децентрализованная периферия), часто называемая в настоящее времяDP-V0, циклическая передача данных для быстрой обмена данными

■ Profibus DP-V1, введение специальных служб DP-V1 для нециклической передачи данных(программирование и диагностика устройства через Profibus)

■ Profibus DP-V2, общий термин для дальнейших функций Profibus, таких как Режим Isochron(IsoM), Широковещательный обмен данными (DxB = Data Exchange Broadcast), временнаясинхронизация (Time_Stamp), концепция дублирования (redundancy), также как загрузка ивыгрузка информации

■ Profibus PA (PA = Автоматизация процесса), версия, специально адаптированная ктребованиям инженерного обеспечения процесса, среди которых – созданиеискробезопасной шины для использования на объектах с потенциально взрывоопаснымиатмосферами

■ ProfiNet, Profibus, основанный на технологии Ethernet

Приводы AUMA в настоящее время поддерживают Profibus DP-V0 и DP-V1

Физический уровень Rs-485альтернативно - оптоволокно

Масимальное количествоустройств

126 (125 полевых устройств и ведущее устройство Profibus DP), Без повторителей,максимальное количество 32 устройства на сегмент Profibus

Типичное количествоустройств

Зависит от объекта; типично 10 – 70 устройств; для большего количества устройств обычноустанавливается вторая сеть Profibus DP.

Типичное время циклашины

примерно 140 мс для 30 приводов, обычного количества требуемых данных по процессу (4бита вход и 4 бита выход) и на скорости 93,75 кБит/сек. Скорости передачи данных пошине от 9,6 кБит/сек до 12 мБит/сек.

Контроллер Profibus DPВедущее устройство (ПЛК)

|9

Особенности шиныСкорости передачи данныхпо шине

от 9,6 кБит/сек до 12 мБит/секРекомендуемая скорость: 93, 75 кБит/сек (если требуется, также 187, 5 кБит/сек). Для этихскоростей передачи данных, максимальная длина кабеля достигается при значительныхскоростях передачи данных. Устройства AUMA поддерживают скорость передачи данныхдо 1,5 Мбит/сек.

Максимальная длинакабеля без повторителей

макс. 1 200 м (для скоростей, превышающих 187,5 кБит/сек), 1 000 м при 187, 5 кБит/сек,500 м при 500 кБит/сек, 200 м при 1,5 кБит/сек

Максимальная длинакабеля с повторителями

примерно 10 км (применимо только к скоростям, превышающим 500 кбит/сек), примерно 4км (при 500 кБит/сек), примерно 2 км (при 1,5 Мбит/сек).Максимальная длина кабеля, которая может быть реализована, зависит от типа и числа

повторителей. Обычно, в системе Profibus DP может быть использовано максимум 9повторителей.

Концепции дублирования В обычной терминологии служб Profibus DP-V2 есть спецификация дублирования ведомогоустройства (2.212). В этой спецификации подробно определяется поведениедублированного ведомого устройства Profibus DP. Приводы AUMA в качестве опцииоборудованы интерфейсом Profibus DP с дублированием. На сегодняшний день многие ПЛКпо-прежнему не поддерживают дублирование или имеют свои собственные концепциидублирования. При монтаже – наладке следует совмещать различные современныерешения по дублированию.

Интеграция устройств/дистанционноепрограммированиеведомых устройств

Дистанционное программирование производится с помощью нециклических служб ProfibusDP-V1. Интеграция устройств осуществляется:■ используя EDD (Электронное Описание Устройства) (в комбинации с Simatic PDM в

системах управления процессом Siemens)■ используя DTM (Менеджер Типа Устройств) (в комбинации с доступным интерфейсом FTD

(Инструментарий Полевых Устройств) в системах управления процессом)AUMA поддерживает обе технологии.

Терминирующие устройствашины

Спецификация RS-485 требует установку терминирующих сопротивлений в начале и вконце каждого сегмента RS-485. Сеть резисторов должна питаться 5 В постоянного тока.На уровне ведущего устройства, напряжение питания обеспечивается ведущимустройством, и на уровне полевых устройств – полевыми устройствами.Устройства AUMA обеспечивают эти терминирующие сопротивления и не требуютустановки внешних терминирующих сопротивлений

Уровень полевыхустройств с полевыми

устройствами.

10|

Modbus RTU

В 1979 Modbus был разработан Gould-Modicon(сегодн Schneider Electric) и превратилс фактическив стандарт.

ТопологияБазовой структурой топологии Modbus RTU явля-

ется линия. Для реализации ответвлений от одногоили более полевых устройств могут быть использо-ваны Повторители (R).

Повторители также могут быть использованы длясоединения разных сегментов шины. Таким образом,системы Modbus можно расширять за пределы мак-симальной длины кабеля на один сегмент.


Modbus IDAwww.modbus.org


Ведущий – ведомый с механизмами запрос – ответ для обмена данными. Modbus, такимобразом, не различает цикличный и нецикличный обмен данными; в обоих случаяхиспользуются те же механизмы. Есть только одно ведущее устройство, которому позволенопосылать сообщения без внешнего запроса. Подсоединенные устройства Modbus могутпринимать полученные сообщения или посылать сообщения ведущему устройству позапросу последнего.

Применения В основном в инженерном обеспечении промышленных объектов, где ниже требования поработе в реальном времени (по скорости).

Версии ■ Modbus ASCII, каждый байт телеграммы передается с использованием двух символовASCII; годится для применений с низким уровнем данных процесса

■ Modbus RTU, каждый байт телеграммы содержит два шестнадцатеричных символа

■ Modbus Plus, расширенный протокол Modbus (содержит дополнительно два слояпротокола, такие, как уровень HDLC (контроль за связью данных высокого уровня),уровень MAC (контроль за доступом к среде) и уровень LLC (контроль за логическимисвязями)

■ Modbus TCP/IP – Modbus, основанный на технологии Ethernet

Приводы AUMA поддерживают Modbus RTU.

Физический уровень Rs-485альтернативно - оптоволокно


247 полевых устройств и ведущее устройство Modbus RTU,Без повторителей, максимальное количество 32 устройства на сегмент Modbus


Зависит от объекта; типично 10 – 70 устройств; для большего количества устройств обычноустанавливается вторая сеть Modbus


примерно 850 мс для 30 приводов, обычного количества требуемых данных по процессу (3входных регистра) и на скорости 38,4 кБит/сек

Контроллер Modbus RTUВедущее устройство (ПЛК)

|11

Особенности шиныСкорости передачи данныхпо шине

От 0,3 кБит/сек до 38,4 кБит/сек


макс. 1 200 м


примерно 10 кмМаксимальная длина кабеля, которая может быть реализована, зависит от типа и числаповторителей. Подобная возможность построения каскадов зависит от типа повторителей;обычно, в системе Modbus может быть использовано максимум 9 повторителей.

Концепции дублирования Для Modbus RTU нет спецификации дублирования.Приводы AUMA в качестве опции оборудованы интерфейсом Modbus RTU с дублированием.На сегодняшний день многие ПЛК по-прежнему не поддерживают дублирование или имеютсвои собственные концепции дублирования. При монтаже – наладке следует совмещатьразличные современные решения по дублированию


Modbus не обладает специальными коммуникационными службами по передаче параметров;доступные службы опрашиваются нециклично. На настоящее время для Modbus неопределено интеграции устройств; это означает, что каждый запрос параметра, также каки соответствующее представление параметра должно быть вручную запрограммировано встанции контроля за процессом.


Спецификация RS-485 требует установку терминирующих сопротивлений в начале и вконце каждого сегмента RS-485. Сеть резисторов должна питаться 5 В постоянного тока.На уровне ведущего устройства, напряжение питания обеспечивается ведущимустройством, и на уровне полевых устройств – полевыми устройствами.Устройства AUMA обеспечивают эти терминирующие сопротивления и не требуютустановки внешних терминирующих сопротивлений



12|

DeviceNet

Протокол DeviceNet был разработан в 1993 г. ком-панией Allen-Bradley; развитие же протокола CANкомпании Bosch, лежащего в основе данной сис-темы, началось еще в 1983 г.

ТопологияБазовой структурой топологии DeviceNet является

линия; ответвления разрешены исключительно вслучае, если соблюдены определенные ограничения.

В случае с DeviceNet часто говорят о «стволовойлинии», которая часто реализуется с помощью тол-стого кабеля. Тонкие кабели обычно используютсядля опциональных линий – ответвлений.

При использовании расширителей, системыDeviceNet могут быть расширены выше максималь-ной длины кабеля на сегмент.


Открытая Ассоциация Производителей DeviceNet (Open DeviceNet Vendor Association)www.odva.org


DeviceNet является объектно-ориентированной системой, работающей по процедуреПроизводитель – Производитель.Узел DeviceNet может быть Клиентом (master), сервером (slave) или тем и другим. Клиент исервер могут быть производителем, потребителем или тем и другим. Каждый узел DeviceNetможет производить или потреблять данные в шине. Это открывает большое разнообразиевозможностей по передаче данных; однако, к данным процесса обычно применяетсямеханизм master-slave (ведущий – ведомый). Так называемые посылки Опросаввода-вывода (Poll I/O) используются для цикличной передачи данных, Подробные (Explicit)посылки – для ацикличной передачи данных. Устройства DeviceNet в терминологиипротокола часто называются также узлами DeviceNet.

Применения В инженерном обеспечении машин и промышленных объектов, а также при автоматизациипроизводства.

Версии ■ DeviceNet: DeviceNet состоит из CIP поверх CAN ( протокол, который использует CAN вкачестве физического слоя и для передачи данных).

■ EEthernet/IP: Ethernet/IP состоит из CIP поверх Ethernet (протокол, который используетEthernet в качестве физического слоя и TCP/IP или UPD/IP для передачи данных)

Приводы AUMA поддерживают версию DeviceNet

Физический уровень CAN, двунаправленная передача данных, полу-дуплекс.В качестве специальной функции кабель DeviceNet содержит дополнительное напряжение24 В постоянного тока, которое можно использовать для питания, например, простыхдатчиков.


63 полевых устройства и сканер DeviceNet. В терминологии DeviceNet сканер соответствуетведущему устройству.


Зависит от объекта; типично 10 – 40 устройств; для большего количества устройств обычноустанавливается вторая сеть DeviceNet


примерно 230 мс для 30 приводов, обычного количества требуемых данных по процессу(Входные Данные Процесса 1 и Выходные данные Процесса) и на скорости 125 кБит/сек

Скорости передачи данныхпо шине

125 кБит/сек; 250 кБит/сек; 500 кБит/секРекомендуемая скорость: 125 кБит/сек (для максимально допустимой длины кабеля)

Контроллер DeviceNetВедущее устройство (ПЛК)

Thick cable (Толстый кабель)

Drop Line (Ответвление)

|13

Особенности шиныМаксимальная длинакабеля без расширителей

500 м при 125 кБит/сек250 м при 250 кБит/сек100 м при 500 кБит/сек

Максимальная длинакабеля с расширителями

примерно 1,5 км (при 125 кБит/сек)примерно 750 м (при 250 кБит/сек)примерно 300 м (при 500 кБит/сек)Максимальная длина кабеля, которая может быть реализована, зависит от типа и числарсширителей, большинство производителей допускают 2 каскадных расширителя внутриодной сети DeviceNet

Концепции дублирования В настоящее время для DeviceNet нет спецификации дублирования. Приводы AUMA могутбыть поставлены с дублированным интерфейсом полевой шины.


Для DeviceNet данные по параметрам могут быть считаны или записаны с использованиемацикличных Подробных (Explicit) Посылок. Структуры параметров в устройстве выложены вфайле EDS (Электронная Таблица Данных).Чтобы данные по устройству (то есть, параметры или рабочие данные) можно былосчитывать или модицифировать из операторской используя DeviceNet, файл EDS долженбыть установлен в контроллере процесса.Файлы EDS для AUMA AUMATIC можно загрузить с www.auma.com или www.odva.org.


Для DeviceNet на обоих концах стволовой линии требуется терминирующее сопротивление121 кОм. Резистор просто подсоединяется к проводу CAN_H и CAN_L. Для сопротивленияне требуется питания.Устройства AUMA обеспечивают эти терминирующие сопротивления и не требуютустановки внешних терминирующих сопротивлений



Trunk Line(Стволовая)

Thin Cable(Тонкий

14|

Foundation Fieldbus

В 1994 году после объединения организацийWorldFIP и ISP и образования Fieldbus Foundations,была опубликована первая спецификацияFoundation Fieldbus.

ТопологияБазовой структурой Foundation Fieldbus является

линия. Топология в виде звезды и сетевые струк-туры также разрешены при условии соблюденияопределенных ограничений.

При использовании повторителей, системыFoundation Fieldbus могут быть расширены вышемаксимальной длины кабеля на сегмент.


Fieldbus Foundationwww.fieldbus.org


В протоколе Foundation Fieldbus обычно различают три различных механизма коммуникаций:Публикатор – Подписчик для цикличного процесса передачи данных, Клиент – Сервер длядиагностики, установки и конфигурации параметров, а также для рассылки отчетов посигналам о неисправностях.Протокол не предусматривает Мастера; обмен данными происходит напрямую междуполевыми устройствами. Коммуникации по шине между полевыми устройствами напрямуюкоординируется устройством LAS (Активный Планировщик Цепи). Функции LASвыполняются одним из полевых устройств в каждом сегменте. Устройства с функционаломLAS называются Мастерами Цепи, базовые устройства не могут выполнять функции LAS.

Применения Химическая промышленность, нефтехимия, энергетические станции, фармацевтическаяпромышленность, пищевая промышленность, наряду с бумажной и горнорудной отраслями.

Версии ■ FF-H1, основанный на IEC 61158 со скоростью 31,25 кБит/сек. Это технология FF напрямуюсоединенная с полевыми устройствами.

■ FF-HSE, основанный на Ethernet (100 Мбит/сек). Данные передаются по HSE как внутриПЛК, так и между контроллером и связующими устройствами. В общем говоря, связующееустройства можно рассматривать как конвертер между быстрой HSE и медленной H1версиями.

Приводы AUMA поддерживают версию H1.

Физический уровень Для H1: IEC 61158, со скоростью 31,25 кБит/сек, двунаправленной передачей данных,полудуплекс. Питание и передача данных происходят по тем же проводам. УстройстваFoundation Fieldbus с низким потреблением тока могут запитываться непосредственно черезшину.


240 полевых устройств, включая связующее устройство. К одному сегменту FoundationFieldbus можно присоединить максимум 32 устройства.


Обычно 6 – 10 (макс. 12 – 14) на сегмент; чаще всего для связующего устройства доступно 4порта H1, то есть, примерно 25 – 40 устройств на связующее устройство. Поскольку FFчасто используется на больших объектах, часто используется несколько связующихустройств.

Контроллер (DSC)

шина HSE Связующееустройство

|15

Особенности шиныТипичное время циклашины

500 мс – 2 сек, в зависимости от количества устройств.

Скорости передачи данныхпо шине

31,25 кБит/сек


1 900 м


примерно 9,5 кмМаксимальная длина кабеля, которая может быть реализована, зависит от числаповторителей. Для FF можно объединить в каскад максимум 4 повторителя.

Концепции дублирования Для Foundation Fieldbus дублирование специфицировано только внутри HSE (то есть досвязующих устройств). Для дальнейших проводов H1 к полевым устройствам дублированиене обеспечивается. Посредством устройств – Мастеров цепи, для FF можно установитьчто-то вроде простого дублирования: Если LAS (Активный Планировщик Цепи) неисправен,то другое устройство Мастер Цепи может автоматически принять на себя функции LAS иможет продолжать координировать коммуникации по шине к другим устройствам.


Сообщения Клиент – Сервер используются для программирования и конфигурированияустройств Foundation Fieldbus по шине Foundation Fieldbus. Вся информация, требуемая длятаких запросов, дается в описании устройства для полевого устройства Foundation Fieldbus.Данное описание требуется безусловно. Описание устройства состоит из трех файлов (*.ffo,*.sym и *.cff)Описание устройства требуется установить в контроллере, для того, чтобы данные поустройству (то есть, параметры, рабочие данные или электронная именная табличка) можнобыло читать или модифицировать из операторской, используя Foundation Fieldbus.Файлы описания устройства для AUMA AUMATIC можно загрузить с www.auma.com или ссайта www.fieldbus.org.


Для Foundation Fieldbus терминирующее устройство состоит из сопротивления,последовательно соединенного с емкостью, которое соединено с проводом FF+ и FF- вначале и конце главного сегмента. Самая большая длина кабеля в сети Foundation Fieldbusназывается главным сегментом.Устройства AUMA обеспечивают эти терминирующие сопротивления и не требуютустановки внешних терминирующих сопротивлений

Уровень полевых устройствс полевыми устройствами.

шина H1

16|

Приводы AUMA с цифровым интерфейсом

Модульная концепцияПриводы AUMA могут комбинироваться с моду-

лями управления AUMATIC, совместимыми с цифро-вым интерфейсом. Даже при использовании приво-дов различных типов, то есть, многооборотных,неполнооборотных и прямоходных, при использова-нии AUMATIC обеспечивается единый интерфейс ксистеме управления процессом (контроллеру). Этоотносится как к программному, так и материальномуобеспечению и создает условия для универсальныхрешений автоматизации арматуры.

Взрывозащищенные версииКак приводы AUMA, так и модули управления

AUMATIC могут быть изготовлены во взрывозащи-щенной версии. Устройства соответствуют класси-фикации II2G EEx de IIC T4/II2G c IIc T4.

Дополнительная литератураДополнительную информацию по приводам AUMA

и модулям управления AUMATIC можно найти в сле-дующих брошюрах:

■ Описание продукции

Модули управления приводами AUMATIC

AC 01.1/ACEXC 01.


Электрические многооборотные приводы для за-

порной и регулирующей работы

SA 07.1 – SA 48.1

SAR 07.1 – SAR 30.1

SAEx(C) 07.1 – SAEx(C) 40.1

SARExC 07.1 – SARExC 16.1


Электрические неполнооборотные приводы для

запорной и регулирующей работы

SG 05.1 – SG 12.1

SGR 05.1 – SGR 12.1

SGExC 05.1 – SGExC 12.1

■ Информация

Электрические неполнооборотные приводы для

запорной и регулирующей работы

SG 03.3 – SG 04.3

SGR 03.3 – SGR 04.3

Встроенные средства управлени AUMATIC с цифровыминтерфейсом

МногооборотныеприводыSA/SAR 07.1 – 16.1

НеполнооборотныеприводыSG/SGR 05.1 – 12.1 илиSG/SGR 03.3 – 04.3

|17

Характеристики цифровых интерфейсов AUMAСистемы полевой шины могут работать надежно,

только если они были тщательно установлены иподключены. Таким образом, следует подробнособлюдать руководства по установке, которыевыпускают организации – разработчики.

Ошибки, допущенные при установке, часто приво-дят к нестабильным коммуникациям. И, хотя про-блема вызвана другими причинами, чаще всего впервую очередь обращаются к производителюполевого устройства.

Конструкция цифрового интерфейса AUMA обес-печивает легкое подсоединение шины и настройкуполевого устройства.

«Умное» терминирующее устройство шиныНеправильно настроенные терминирующие сопро-

тивления отрицательно влияют на коммуникации пошине. Идентификация случайно активированныхтерминирующих устройств шины может занять оченьмного времени, особенно в случае наличиянескольких терминирующих устройств.

В продуктах AUMA нужно просто «включить» тер-минирование шины. Если терминирующее устро-йство в приводе AUMA было активировано слу-чайно, то коммуникации ко всем последущим устро-йствам прерываются. Это так называемое «умное»терминирующее устройство предотвращает множес-твенное терминирование шины, и все коммуникацииостаются стабильными.

Взрывозащищенные приводы содержать термини-рующее устройство, которое следует подсоединитьпроводами (внутри клеммной коробки привода),если привод является последним устройством вшине.

Преимущества приводов AUMA с цифровыминтерфейсом■ быстрое подключение кабелей шины посре-

дством штекерного разъема

■ Легкая установка с использованием отдельной

платы подключения

■ Легкое терминирование шины с использованием

встроенного «умного» терминирования шины

■ Легкое конфигурирование практически без за-

трат времени

■ Концепция дублирования, реализованная путем

установки двух отдельных плат в одном

AUMATIC.

■ Концепция дублирования, реализованная путем

наличия как цифрового интерфейса, так и

управления обычными сигналами

■ Конфигурируемый интерфейс данных для опти-

мизации коммуникаций

■ Коммуникации по шине не прерываются, если

привод AUMA выключается или отсоединяется

от шины.

[1] [2] [3]

[1] Съемна крышка

[2] Плата подключени цифрового интерфейса дл подключеникабелей шины

[3] Плата цифрового интерфейса

18|

Приводы AUMA с цифровым интерфейсом

Подсоединение шины –невзрывозащищенные приводы

Подсоединение шины и подсоединение силовогонапряжения в приводе отделены друг от друга. Сое-динение модуля управления AUMAТИК с приводом,а также подсоединение проводов от пользователяосуществлено с помощью штекерного разъема.Легко разъемное соединение дает весомое преиму-щество в процессе установки и обслуживания.

В зависимости от типа шины и режима передачиданных в привод устанавливаются различныемодули.

Штекерное электрическое присоединение для невзрывозащи-щенных приводов (код заказа SD)[1] шесть отверстий для кабельных вводов

Плата подсоединения шиныКабели шины подсоединяются к отдельной плате.

Данное подсоединение легко обслуживать:

■ Легкий доступ с плате подсоединения после сня-

тия крышки

■ Подсоединение кабеля шины производится легко

с помощью специальных клемм

■ Коммуникации по шине не прерываются, если

крышка с платой присоединения снята с привода

(исключение – оптоволокно)

Версии подсоединения шины[2] стандартная версия

[3] 2-х канальная версия

Для подсоединения кабеля шины с дублированием[4] версия с защитным оборудованием

Против перегрузок по напряжению (до 4 кВ) на шине. Нарисунке показана 2-х канальная версия.

[5] версия для подсоединения оптоволоконного кабеля

Версии, показанные на иллюстрации пригодныдля подсоединения Profibus DP и Modbus RTU. Дру-гие версии доступны для DeviceNet и FoundationFieldbus.

[1]

[2] [3]

[4] [5]

|19

Подсоединение шины –взрывозащищенные приводы

Аналогично невзрывозащищенным приводам, всеэлектрическое подсоединение – кабели для пере-дачи данных и кабели силового напряжения – осу-ществляется в отдельном штекерном разъеме.

Если привод является последним приводом в сег-менте шины, то терминирующее устройство шины,интегрированное в AUMATIC, следует соответствую-щим образом подсоединить.

Для подсоединения такого типа, коммуникации пошине также не прерываются, даже при отсоедине-нии штекерного разъема (исключение –оптоволокно).

[1]

[2]

[3]

[a]

[a]

[a]

[b]

[c]

[d]

Согласующее устройство для оптоволоконногокабеля

Если обмен данными происходит по оптоволокон-ному кабелю, то в коробку со штекерным разъемоминтегрировано согласующее устройство для оптово-локонного кабеля для подсоединениясоответствующего кабеля.

[1] Штекерный разъем с винтовыми клеммами– стандарт (код заказа KP)

[2] Штекерный разъем с пружинными клеммами– опция (код заказа KES)Используется, если рабочие напряжения превышают 525 Ви/или требуется много клемм, то есть, при наличии дубли-рования, подсоединении внешних датчиков или внешнегопитания 24 В постоянного тока.

[3] Штекерный разъем с согласующим устройством дляоптоволоконного кабеля – опция (код заказа KES)Для подсоединения оптоволоконных кабелей (Profibus DPили Modbus RTU).

[a] все типы подсоединений имеют шесть отверстий для вводакабелей

[b] винтовые клеммы

[c] пружинные клеммы

[d] согласующее устройство для оптоволоконного кабеля

20|

Мастер станция SIMA

SIMA: Ведущее устройство шины и приводы от одного поставщикаС перспективы полевых устройств, SIMA мастер

станция используется в качестве контроллерадополнительного уровня ниже реального контрол-лера. Это рекомендуется в случае:

■ Требуется конвертация протокола, например, от

Profibus DP в Ethernet

■ Требуется физическая конвертация, например, от

RS-485 к RS-232.

■ Требуется конвертация от одноканальной к двух-

канальной (с дублированием) работе

■ Контроллер процесса не должен быть перегружен

данными по диагностике и настройкам приводов

SIMA облегчает интеграцию устройств, особенноприводов AUMA. SIMA использует стандартизиро-ванные протоколы полевой шины, делая возможныминтеграцию полевых устройств от другихпроизводителей.

Преимущества SIMA■ Легкий запуск в эксплуатацию

В распределенный контроллер верхнего уровня

требуется интеграция только SIMA, одной станции.

■ Сбор данных

В мастер станции можно сохранять рабочие данные

или сигналы обратной связи от приводов AUMA

■ Пользовательский интерфейс Windows

Стандартизированная работа с использованием

принятой во всем мире концепции пользова-

тельского интерфейса.

■ Расширяемость

Практически без усилий можно добавлять до-

полнительные приводы AUMA.

■ Доступ в Интернет

Прямой доступ в Интернет посредством встроен-

ного интернет-сервера.

■ Запись рабочих данных

Функция записи рабочих данных позволяет осу-

ществлять сбор информации о времени работы,

количестве запусков, и так далее от подсоеди-

ненных полевых устройств.

■ Местное управление/мониторинг

За работой SIMA можно наблюдать и контроли-

ровать с различных мест на промышленном

объекте.

Интерфейс для настройки

Как и обычный компьютер, SIMA мастер станцияоборудована портами для подсоединения монитора,мыши и клавиатуры. Доступ к программному обеспе-чению SIMA осуществляется через пользовате-льский интерфейс Windows. В качестве альтерна-тивы, через Ethernet можно подсоединить ноутбукили компьютер.

Шина

|21

контроллер

[1] [1]

[2]

[2]

[3]

[4] [4]

[1] Мастер Станция SIMA

SIMA основана на стандартизирован-ных компонентах промышленногокомпьютера с расширениями в видетребуемых интерфейсов полевойшины. Все компоненты интегриро-ваны в прочный 19-ти дюймовый про-мышленный корпус с защитой отЭМС. SIMA может быть поставленакак с сенсорным экраном, так и безнего.

[2] Коммуникации

Для коммуникаций с полевымиустройствами SIMA поддерживаетстандартизированные протоколыполевой шины, такие как, Profibus DPили Modbus RTU. В качестве средыпередачи данных используютсякабели, специфицированные протоко-лами.К одному сегменту шины можно под-соединить до 32 устройств; прииспользовании повторителей – воз-можно до 127 устройств.Коммуникации с децентрализованнымконтроллером могут выполнятьсятакже в соответствии с вышеупомя-нутыми стандартами; дополнительноможно использовать Ethernet илипользовательские решения,основанные на RS-232.

[3] Дублирование

SIMA поддерживает различные кон-цепции дублирования. Возможно какдублирование каналов к полевымустройствам AUMA, так и к распреде-ленному контроллеру. Возможнотакже и дублирование SIMA мастерстанции. В случае потери коммуника-ций произойдет автоматическаяпередача управления надублирующий компонент.

[4] Приводы AUMA

SIMA разработана для управленияприводами AUMA. Поскольку комму-никации происходят по стандартизи-рованным протоколам полевой шины,таким как Profibus DP или ModbusRTU, то возможна интеграция любыхустройств, соответствующих этимстандартам.

22|

Предпродажная и послепродажная поддержка AUMA

Техподдержка AUMA по цифровыминтерфейсам

Несмотря на стандартизацию, внедрение, уста-новка и запуск в эксплуатацию системы, основаннойна цифровом протоколе, далеко не тривиальныезадачи. При любой ошибке, совершенной на этойстадии, начинаются проблемы, вызванные отложен-ным стартом работы, которые могут перевесить всеочевидные преимущества цифровой технологиипередачи данных.

При внимательном выборе компонентов на стадиипланирования становится возможным беспроблем-ный старт системы на более поздней стадии.

С начала 1990-х AUMA занимается развитием тех-нологии полевой шины. Инженеры AUMA в Германиии в подразделениях AUMA по всему миру накопилибольшой опыт – багаж, на который могут поло-житься наши заказчики при подборе подходящейконфигурации устройств.

Критические вопросы при конфигурации системырешаются в прямом контакте с проектным инжене-ром. Это включает выбор среды передачи данных,дублирование или проектируемый для использова-ния контроллер. Только после решения этих вопро-сов будет определяться подробная конфигурацияпромышленного объекта.

Сервис AUMA по цифровыминтерфейсам

Если в процессе запуска в эксплуатацию одно изполевых устройств не работает, в первую очередьпользователь обращается к производителю поле-вого устройства. Однако, неисправность частобывает вызвана не полевым устройством, но ошиб-ками при установке и программированию. Цифровыесистемы используют сигналы низкого уровня; соот-ветственно, вырастают требования к кабелям, экра-нированию, подбору терминирующих устройств ит.д.

Послепродажный сервис AUMAAUMA обладает развитой по всему миру сервис-

ной сетью, которой нет равных в области автомати-зации арматуры. Сервисные инженеры AUMA пред-лагают любой тип услуг по приводам и обладаютдостаточными знаниями по окружающей инфрас-труктуре, включая цифровые системы полевойшины.

Услуги AUMA по запуску в эксплуатациюСервисные инженеры AUMA идеально адапти-

руют привод к выбранному применению. Это вклю-чает установку параметров привода, таких как кру-тящие моменты или тип отключения, а также кон-фигурацию адресов шины и терминирующих резис-торов и проверку подсоединения кабеля шины.

Услуги AUMA по диагностике полевой шиныПо запросу, сервисный инженер AUMA может

выполнить диагностическую проверку кабеля шиныили проверить передачу данных, если непосре-дственно сам привод уже был исключен из спискавозможных причин неисправности.

Сервисные инженеры AUMA хорошо экипированыдиагностическими устройствами и средствами мони-торинга для различных систем полевой шины. Такимобразом, причины неисправностей могут быть легковыявлены и устранены.

|23

Ссылки и литература

СсылкиНа интернет сайтах различных организаций – раз-

работчиков и уполномоченных органов Вы сможетенайти полную информацию по соответствующимсистемам полевой шины. Также доступны для ска-чивания файлы для интеграции зарегистрированныхполевых устройств, включая приводы AUMA. Такжеэти файлы можно загрузить с www.auma.com.

■ Profibus DP: www.profibus.com/pb

■ Modbus RTU: www.modbus.org

■ DeviceNet: www.odva.org

■ Foundation Fieldbus: www.fieldbus.org

ЛитератураProfibus DP

■ The New Rapid Way to Profibus DP

Manfred Popp: can be ordered under

www.profibus.com

■ Profibus Installation Recommendation for

Cabling + Assembly, Download www.profibus.com

■ Profibus Installation Recommendation for

Commisioning, Download www.profibus.com

■ Installation Guidelines for Profibus DP/ FMS

Installation and wiring recommendations, Download

www.profibus.com

Modbus

■ Modicon Protocol: Reference Guide PI-MBUS-300

■ Modbus Application Protocol Specification,

Modbus over serial line specification and

implementation guide

http:/www.modbus.org

DeviceNet

■ DeviceNet Specification Volume I, Rel. 2.0, Errata

5, March 31, 2002

■ DeviceNet Specification Volume II, Rel. 2.0, Errata

5, March 31, 2002

■ Controller Area Network Grundlagen, Protokolle,

Bausteine, Anwendungen, 3. aktualisierte Auflage,

Hanser Verlag, ISBN 3-446-21776-2

Foundation Fieldbus

■ Fieldbus FOUNDATION, (www.fieldbus.org):

AG-140 31.25 kbit/s Wiring and Installation Guide

AG-163 31.25 kbit/s Intrinsically Safe Systems

Application Guide

AG-165 Fieldbus Installation and Planning Guide

AG-181 System Engineering Guidelines

■ FD-043 Technical Overview

Fieldbus Inc. (www.fieldbusinc.com)

Fieldbus Technical Overview (Primer)

■ Foundation Fieldbus, A pocket guide -

Ian Verhappen, Augsto Pereira ISBN 1-55617-775-5

■ Fieldbuses for Process Control, Engineering,

Operation and Maintenance - Jonas Berge ISBN

1556177607

AUMA Riester GmbH & Co. KG

Сертификат регистрац. №12 100/104 4269

Подробное описание продукции AUMA смотрите на www.auma.ru

[1] [2] [3]

[4] [5]

[6] [7] [8]

[1] Многооборотные приводыSA 07.1 – SA 48.1Крутящие моменты от 10 до 32 000 НМВыходные скорости от 4 до 180 об/мин

[2] Многообортные приводы SA/SARс модулями управления AUMATICКрутящие моменты от 10 до 1 000 НМВыходные скорости от 4 до 180 об/мин

[3] Прямоходные приводы SA/LEКомбинации многооборотных приводов SAс прямоходными модулями LEУсилия от 4 кН до 217 кНХод до 500 ммЛинейные скорости от 20 до 360 мм/мин

[4] Неполнооборотные приводыSG 05.1 – SG 12.1Крутящие моменты от 100 до 1 200 НМВремя срабатывания на 90 градусовот 4 до 180 секунд

[5] Неполнооборотные приводы SA/GSКомбинации многооборотных приводов SAс Неполнооборотными редукторами GSКрутящие моменты до 360 000 НМ

[6] Конические редукторыGK 10.2 – GK 40.2Крутящие моменты до 16 000 НМ

[7] Цилиндрические редукторыGST 10.1 – GST 40.1Крутящие моменты до 16 000 НМ

[8] Червячные редукторы с основаниеми рычагомGF 50.3 – GF 250.3Крутящие моменты до 32 000 НМ

Изменения возможны без предварительного уведомления. Приведенные функции и техни-ческие данные оборудования не выражают и не подразумевают никакой гарантииY004.112/005/ru/1.06

Postfach 1362

D-79379 Muellheim

Tel +49 7631.809-0

Fax +49 7631-809-250

[email protected]

Приводы АУМА ООО

Россия-141400, Московская обл.,

Химкинский р-н, п. Клязьма,

ОСК “Мидланд”, офис 6

тел.: +7 495 221 64 28

факс: +7 495 221 64 38

[email protected]

Электрическиеприводы · 2014-09-30 · 4|...

Documents