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PROFIBUS
Le bus de tous les terrains
Customer Support
Automation & Drives : Partnership for your success
Pour l’automatisation dans le process, le bâtiment et le manufacturier
Excellence in
Automation & Drives:
Siemens
Communication transparente du
Customer Support
capteur/actionneur jusqu’au contrôleur de site
Automation & Drives : Partnership for your success
Niveau
usine
Ethernet/TCP/IP Contrôleur
de site
TCP/IP/Ethernet
Temps de cycle bus
< 1000 ms
PC/VME
CNC
Temps de cycle bus
< 100 ms
Niveau
cellule
PROFIBUS-FMS
VME/PC
API
IHM
Temps de cycle bus
< 10 ms
Niveau
terrain
PROFIBUS-DP
PROFIBUS-PA
Excellence in
Automation & Drives:
Siemens
Customer Support
Automation & Drives : Partnership for your success
Automatisation à
des fins générales
Automatisation
d'usine
Automatisation
des processus
PROFIBUS
FMS
PROFIBUS
DP
PROFIBUS
PA
rapide
spécialisé
universel
- grande variété d'applications
- communication multi-maître
- plug and play
- performant et économique
- alimentation sur le bus (option)
- sécurité intrinsèque (option)
La famille PROFIBUS
Profils d'appareils
Profils d'applications
EN 50170 Volume 2
Excellence in
Automation & Drives:
Siemens
Différentes études indépendantes sur PROFIBUS 2000
Customer Support
Automation & Drives : Partnership for your success
(Equivalent USA fieldbus
systems
for Manufacturing
Automation)
49.7%
48%
18%
No. 2
No. 3
remainder
remainder
20.4%
8.4%
12%
21.5%
Market shares world-wide
Source: Venture Development
Corp.
28%
5%
17%
Market shares Germany
Source: CONSULTIC
8%
16%
39%
No. 3
remainder
remainder
No. 2
No. 2
20%
7%
13%
13%
Market shares Europe. Source: Datamonitor, UK
Communication systems in Automation Technology
18%
Market shares World-wide, Source:
Excellence in
Automation & Drives:
Siemens
Foster
& Sullivan
Enquête Consultic 94 - 98 Europe
Customer Support
Automation & Drives : Partnership for your success
50
40
Profibus
30
Interbus - S
20
Can
10
Fip
0
94
96
98
Développement des parts de marché en Europe
Profibus Interbus - S
Can
94
30
20
5
96
41
19
9
98
44
16
11
Fip
5
4,5
4
Excellence in
Automation & Drives:
Siemens
PROFIBUS c’est LE bus de terrain
international, ouvert et normalisé
Customer Support
Automation & Drives : Partnership for your success
La norme PROFIBUS EN 50170 et IEC 61158 est complète, ouverte,
indépendante des fournisseurs et validée
La technologie PROFIBUS est conforme à la norme internationale IEC
des bus de terrain IEC 1158
La stabilité de la norme PROFIBUS assure la protection de
l’investissement des fournisseurs et des utilisateurs dans le monde entier
PROFIBUS est éprouvé et a une base installée de plus de 3,500,000 de
stations utilisées dans le monde entier
*Etat:
Excellence in
Automation & Drives:
04/2000 Siemens
1,900 produits - Normalisé IEC 61158 et EN 50170
Customer Support
Automation & Drives : Partnership for your success
Il existe actuellement plus de 1900 produits
de plus de 280 fournisseurs différents
Demandez votre exemplaire gratuit du dernier guide des produits PROFIBUS :
sur disquette disponible auprès
de toute association Profibus
ou visitez le site Web :
http://www.profibus.com
Excellence in
Automation & Drives:
Siemens
Le protocole PROFIBUS est conforme au modèle
Customer Support
de référence ISO/OSI pour les systèmes ouverts
Automation & Drives : Partnership for your success
Couches
FMS
Utilisateur
DP
PA
Profils DP
Profils PA
Profils
FMS
Fonctions DP
Application
(7)
Fieldbus Message
Specification (FMS)
(3)-(6)
non utilisés
Liaison
(2)
Fieldbus Data Link (FDL)
Physiquel
(1)
RS-485 / Fibre Optique
EN 50 170
IEC Interface*
IEC 1158-2
profils PROFIBUS
Excellence in
Automation & Drives:
Siemens
Technique de Transmission
Customer Support
Automation & Drives : Partnership for your success
Terminaison
Terminaison
 PROFIBUS utilise une topologie de bus avec terminaison aux 2 extrêmités
 Ceci permet le couplage et le découplage de stations en cours de
fonctionnement (même dans des zones à sécurité intrinsèque), sans
affecter les autres stations
3 options différentes sont autorisées pour la Couche Physique :
•RS 485 :
principalement utilisé pour DP et FMS
•CEI 1158-2 :
principalement utilisé pour PA
•Fibre optique : principalement utilisé pour DP et FMS
Excellence in
Automation & Drives:
Siemens
Technique de transmission - Caractéristiques
Customer Support
Automation & Drives : Partnership for your success
 Haute vitesse (H2) RS 485 Profibus DP et FMS






Transmission NRZ asynchrone selon RS 485
Sélection par pas de la vitesse de transmission entre 9.6 kBit/s et 12 MBit/s
Câble blindé à paires torsadées
32 stations par segment, 127 stations max. autorisées
Distance en fonction de la vitesse de transmission
3,6,12 MBit/s = 100 m ; 1.5 MBit/s = 200m ; 500KBit/s = 400m ;187.5 KBit/s = 800 m ;
<=93,75 Kbit/s=1000m
 extension de la distance jusqu'à 10 km avec des répéteurs
 9 PIN, connecteur D-Sub
 Basse vitesse (H1) CEI 1158-2 Profibus PA





Transmission Manchester bi-phase synchrone, 31,25 kBit/s, mode courant
Sécurité intrinsèque (option) et alimentation des stations sur tout le bus
Câble à paires torsadées, blindé ou non blindé
distance de 1900 m max. par segment, avec extension jusqu'à 10 km par répéteurs
127 stations max., 10 à 32 par segment (selon classe d'ex. et consommation d'énergie)
Excellence in
Automation & Drives:
Siemens
Caractéristiques de PROFIBUS-DP :
Customer Support
Automation & Drives : Partnership for your success
 Convient pour remplacer le câblage coûteux entre API/PC et E/S
 Très rapide, transmet 1 kO de données d'entrées et sorties en moins de 2 ms
 Des outils puissants réduisent les efforts de configuration et de maintenance
 Supporté par les principaux fournisseurs API
 Large gamme de produits disponibles, ex. API, PC, E/S, Moteurs, Vannes,
Codeurs
 Transfert de données cyclique et acyclique autorisé
 Réseaux mono- et multi-maîtres
 244 octets de données d'entrées et sorties par station
Excellence in
Automation & Drives:
Siemens
PROFIBUS-DP définit trois types d’appareils
Customer Support
Automation & Drives : Partnership for your success
Maître DP Classe 1 (DPM1)
•
•
Contrôleur central qui échange des données
avec des E/S décentralisées (Esclaves DP)
Plusieurs DPM1 sont autorisés, les stations typiques sont
des API, PC, VME
Maître DP Classe 2 (DPM2)
•
Outil de configuration, surveillance ou d’engineering qui
est utilisé pour la mise en route de réseaux ou pour
paramétrer/surveiller des esclaves DP
Esclave DP
•
•
Appareils de terrain interfaçant directement les signaux
d’entrées/sorties
Les stations typiques sont des entrées, sorties, entraînements,
Excellence in
Automation & Drives:
vannes, pupitres opérateurs...
Siemens
PROFIBUS DP Principe de communication
Customer Support
Automation & Drives : Partnership for your success
 Echange de données suivant le principe maître-esclave. Le
maître prend l'initiative de la communication.
 Plusieurs maîtres peuvent travailler sur le même bus
 Le nombre de données utiles est défini lors de la
configuration
 Un esclave ne peut recevoir des données (être écrit ) que
d'un seul maître (sécurité)
 Les communications DP sont cycliques et répétitives.
 Les esclaves peuvent être lus par plusieurs maîtres
Excellence in
Automation & Drives:
Siemens
Système mono-maître PROFIBUS-DP
Customer Support
Automation & Drives : Partnership for your success
Maître DP (Classe 1)
API
Les systèmes mono-maître permettent
la durée la plus courte du cycle de bus
Ils comprennent :
- un maître DP (Classe 1)
- 1 à 125 esclaves DP max.
- Maître DP (Classe 2) - en option
PROFIBUS-DP
Entrées et sorties décentralisées
Esclaves DP
Excellence in
Automation & Drives:
Siemens
Système multi-maîtres PROFIBUS-DP
Customer Support
Automation & Drives : Partnership for your success
Plusieurs maîtres DP peuvent accéder
à un esclave DP avec des fonctions de lecture
Maître DP
(Classe 2)
Maître DP
(Classe 1)
PC
Les systèmes multi-maîtres PROFIBUS-DP
comprennent :
- des maîtres multiples (classe 1 ou 2)
- 1 à 124 esclaves DP max.
- 126 appareils max. sur le même bus
API
CNC
Maître DP
(Classe 1)
PROFIBUS - DP
E/S décentralisées
E/S décentralisées
PROFIBUS-P
Esclaves DP
Excellence in
Automation & Drives:
Siemens
LA TOPOLOGIE BUS
Customer Support
Automation & Drives : Partnership for your success
SECTION 1 : 31 STATIONS + 1 REPETEUR
Rt
Rt
M/S
M/S
Rt
REP1
SECTION 2 : 30 STATIONS + 2 REPETEURS
M/S
REP2
SECTION 3 : 30 STATIONS + 2 REPETEURS
Rt
M/S
SECTION 4 : 31 STATIONS + 1 REPETEUR
Rt
M/S
Rt
M/S
Rt
REP3
Rt
Excellence in
Automation & Drives:
Siemens
LA TOPOLOGIE ARBRE
Customer Support
Automation & Drives : Partnership for your success
SECTION 2 :31 stations max
SECTION 1 : 31 stations max
Rt
Rt
Rt
M/S
Rt
M/S
REP
Rt
SECTION 3 : 28 stations
REP
REP
REP
Rt
M/S
SECTION 4 :31 stations max
Rt
Rt
Rt
M/S
M/S
Rt
Excellence in
Automation & Drives:
Siemens
PROCEDE HYBRIDE D ’ACCES AU BUS
Customer Support
Automation & Drives : Partnership for your success
 Il existe 2 types de station avec des droits d'accès différents :
Les stations actives (maître) Elles sont initiatrices de l'échange.
Les stations passives (esclave ) Ne peuvent échanger des données qu'après y
avoir été invitées.
 Le protocole Profibus réalise deux tâches de la gestion d'accès:
Assurer que tout maître connecté puisse accéder au réseau régulièrement
et pendant un laps de temps assez long.
Assurer que la communication entre les maîtres et leurs esclaves soit à la fois
cyclique et orientée temps réel.
 Ce procédé combiné d'accès au bus est désigné comme procédé de nature
hybride. Plusieurs configurations sont possibles:
* Configuration maître-esclave
* Configuration maître-maître (méthode du jeton)
* Système combinant les deux.
Excellence in
Automation & Drives:
Siemens
La méthode d’accès au bus PROFIBUS combine
Customer Support
les communications multi-maîtres et maîtres-esclaves
Automation & Drives : Partnership for your success
Anneau à jeton logique entre les stations maîtres
Stations actives , appareils maîtres
API
PC
API
PROFIBUS
Stations passives , appareils esclaves
Excellence in
Automation & Drives:
Siemens
Temps du cycle de bus d'un
système mono-maître PROFIBUS-DP
Customer Support
Automation & Drives : Partnership for your success
18
Durée du cycle de bus
[ms]
500 kBit/s
14
10
1.5 MBit/s
6
2
12 MBit/s
5
10
20
30
Esclaves DP
Conditions: Chaque esclave DP a des données d'entrée de 2 octets et des données
de sortie de 2 octets. L'intervalle_esclave minimal est de 200 microsecondes
Tsdi= temps de 37 bits , Tsdr = temps de 11 bits
Excellence in
Automation & Drives:
Siemens
PROFIBUS-PA
Domaine d’ application
PROFIBUS
PROFIBUS-PA
Process Field Bus
Customer Support
Automation & Drives : Partnership for your success
PROFIBUS-PA =
PROFIBUS
for Process-Automation
 Pour transmetteurs, vannes, positionneurs etc.
 Mise en réseau par un bus-série
I
 Pour la chimie et l’industrie des procédés
 Pour alimentation en énergie par le réseau
 Pour utilisation en Zone Ex (protection EExi)
Excellence in
Automation & Drives:
Siemens
•PROFIBUS pour Process Automation
Customer Support
Automation & Drives : Partnership for your success
 Basé sur le protocole PROFIBUS-DP extended et la transmission IEC 1158-2
 Conçu pour remplacer les technologies actuelles 4...20 mA
 Seulement 2 fils pour les données et l’alimentation
 Connexion d’instruments au système de contrôle via un bus série
 Conçu pour les applications EEx en sécurité intrinsèque
 Améliorations fonctionnelles, transmission numérique série fiable
 La commande, régulation, et la surveillance via une simple paire torsadée
 Un outil d’engineering pour tous les instruments
 Interopérabilité et interchangeabilité grâce au profil PROFIBUS-PA
 Maintenance et informations de diagnostics disponibles sur les instruments
Excellence in
Automation & Drives:
Siemens
PROFIBUS-PA
Définition
Customer Support
Automation & Drives : Partnership for your success
PROFIBUS-PA
=
Communication PROFIBUS-DP
+
Technique de transmission
optimisée pour appareils de terrain
PROFIBUS-DP
PROFIBUS-PA
I
Excellence in
Automation & Drives:
Siemens
Constituants PROFIBUS-PA
Composants réseau: Coupleur et Link
Customer Support
Automation & Drives : Partnership for your success
PROFIBUS-DP
jusqu’à 12 MBit/s
PROFIBUS-DP
45,45 kBit/s
Coupleur
DP/PA
24 V
Link DP/PA
24 V
I
24 V
PROFIBUS-PA
31,25 kBit/s
Option Non-Ex :
I < 320 mA,
maxi 30 Appareils de terrain
I
Option Ex :
I < 120 mA
maxi. 10 Appareils de terrain
I
I
(extensible par module ,
Module de base avec
maxi. 3 Coupleurs)
PROFIBUS-PA
31,25 kBit/s
Non-Ex : maxi. 30 Appareils de terrain
Ex:
maxi.3 x 10 Appareils de terrain
Excellence in
Automation & Drives:
Siemens
Configuration typique d’un système avec PROFIBUS-PA
Customer Support
Automation & Drives : Partnership for your success
API
Maître
Maître
Outil d’engineering
ou de surveillance
(Classe 1)
(Classe 2)
x
RS 485 jusqu’à 12 MBit/s
PROFIBUS-DP
IEC 1158-2 with 31.25 kBit/s
I
PROFIBUS-PA
Transmetteur
coupleur / link
de segment
Alimentation
Excellence in
Automation & Drives:
Siemens
Le profil PROFIBUS - PA assure l’interopérabilité
Customer Support
Automation & Drives : Partnership for your success
 Définit les paramètres pour le fonctionnement, l’identification, la maintenance, et le diagnostic…
 Définit la sémantique des données, ex.: température, pression, débit
 Définit une valeur analogique avec son étendue, son unité d’engineering et son ét
 Supporte les instruments simples (variable simple) et complexes (variables multiples)
 Développé en coopération avec l’industrie chimique
Excellence in
Automation & Drives:
Siemens
IV - La couche Liaison
Les services de la couche liaison
Customer Support
Automation & Drives : Partnership for your success
Couches
FMS
Utilisateur
DP
PA
Profils DP
Profils PA
Profils
FMS
Fonctions DP
Application
(7)
Fieldbus Message
Specification (FMS)
(3)-(6)
non utilisés
FieldbuSs
Data Link (FDL)
SDA
SDN
SRD
Liaison
(2)
Physiquel
(1)
RS-485 / Fibre Optique
EN 50 170
* Proposé en amendement A2 à l’EN 50170 Volume 2 en instance de vote jusqu’au Q1 / 1998
CSRD
IEC Interface*
IEC 1158-2
profils PROFIBUS
Excellence in
Automation & Drives:
Siemens
VIII - Profibus PA
Configuration de PROFIBUS-PA
Adressage des appareils de terrain
Customer Support
Automation & Drives : Partnership for your success
1
PROFIBUS-DP
45,45 kBit/s
93,75 kBit/s
1
2
Coupleur
DP/PA
24 V
24 V
1
4
Esclave
24 V
PROFIBUS-PA
31,25 kBit/s
3
3
Link DP/PA
24 V
2
PROFIBUS-DP
jusqu’ à 12 MBit/s
2
PROFIBUS-PA
31,25 kBit/s
3
Maître
1
2
Excellence in
Automation & Drives:
Siemens
VIII - Profibus PA
configuration de PROFIBUS-PA
Profil appareil de terrain (présentation simplifiée)
Customer Support
Automation & Drives : Partnership for your success
Status
DP
cyclique
Mesure
Zone de Mesure
Profil B
Temps de filtrage
Limites alarme
Résumé alarmes
DP
acyclique
(par ex. pour
transmetteur
de pression)
TAG
Paramètres
spécifiques
constructeur
DP
acyclique
Excellence in
Automation & Drives:
Siemens
VIII - Profibus PA
Customer Support
Migration facile de la technique 4-20 mA actuelle vers PROFIBUS-PA
Automation & Drives : Partnership for your success
DCS (API)
Modulesd’E/S analogiques
PROFIBUS-DP, jusqu’à 12 Mbit/s
Alimentation
coupleur / link
de segment
PROFIBUS-PA
Instrument HART existant
Instrument 4-20 mA existant
Excellence in
Automation & Drives:
Siemens
PROFIBUS étend son champ d’action
pour répondre aux besoins des utilisateurs
Customer Support
Automation & Drives : Partnership for your success
Un Profil sécurité
Profibus sur
Ethernet
Un profil contrôle
d ’axes
Excellence in
Automation & Drives:
Siemens
PROFIBUS POUR LA SECURITE
Customer Support
Automation & Drives : Partnership for your success
L‘ouverture des
applications de sécurité
à PROFIBUS ....
Excellence in
Automation & Drives:
Siemens
ProfiSafe
Customer Support
Automation & Drives : Partnership for your success
Conditions et exigences générales :
 Niveaux de sécurité : SIL3 (IEC61508), AK6 (DIN V VDE 0801), Catégorie 4
(EN954-1)
 Coexistence des communications standard et de sécurité
 Fonctions de sécurité uniquement via un système de communication mono-
canal.
 Utilisation des appareils standard (communication standard) sans
changement (compatibilité avec le parc existant)
 Maître DP standard et “passerelles" réutilisables
 Fonctions de sécurité réalisées uniquement dans les noeuds Profibus
 Conditions d‘environnement selon la norme Profibus
Excellence in
Automation & Drives:
Siemens
ProfiSafe
Customer Support
Automation & Drives : Partnership for your success
API „F“
API standard
(Maître DP)
E/S standard
(Esclave DP)
(Maître DP ou
Esclave DP)
E/S „F“
(Esclave DP)
Segment A
Profibus DP
Répéteur
Segment B
Passerelle „F“
DP/PA
Appareil „F“
Autre bus de
sécurité
(Esclave DP)
Process Monitoring
Device
(Esclave DP)
Appreil de terrain „F“
(Esclave PA)
Excellence in
Automation & Drives:
Siemens
ProfiSafe
Pour les amis du modèle OSI:
Customer Support
Automation & Drives : Partnership for your success
Ex:.. Diagnostic
Safety
Input
Safety
Control
Safety
Output
Standard
Control
Standard
I /O
Safety-Layer
Safety-Layer
Safety-Layer
7
7
7
7
7
2
2
2
2
2
1
1
1
1
1
“canal gris": ASICs, passerelles, Câbles, etc. ne sont pas concernés par la sécurité
Fonctionnalités non critiques vis à vis de la sécurité, comme par ex. le diagnostic
"ProfiSafe": Partie du système de communication de sécurité: adressage, Watch Dog,
compteur de séquence, signature, etc.
Interface de sécurité, mais ne faisant pas parti du profil „ProfiSafe“: E/S de sécurité et systèmes de sécurité
Excellence in
Automation & Drives:
Siemens
Profil contrôle d ’axes
ProfiDRIVE
Nouvelles fonctionnalités pour la commande d’axes
Customer Support
Automation & Drives : Partnership for your success
De nouvelles fonctionnalités sont rajoutées au
protocole PROFIBUS
 Communication directe esclave-esclave
 Transmission synchrone de l’horloge
 Temps de cycle constant
Avec la disponibilté de ces nouvelles fonctionnalités
PROFIBUS s’ouvre aux applications de commande
d’axes.
Avec ces nouvelles fonctionnalités, il sera possible de synchroniser 12 axes
en moins de 2 ms
Excellence in
Automation & Drives:
Siemens
Profil contrôle d ’axes
Customer Support
Automation & Drives : Partnership for your success
Reprendre et
compléter ce qui a
fait ses preuves
Profil entraînements à vitesse
variable
Nr 3.071
Utilisation de DPV1
pour des
entraînements (PKW
acyclique)
Nouveau :
PROFIDRIVE
Nr 3.xxx
Nouvelles
applications
Synchronisme d'horloge
et échange croisé
Extensions
PROFIBUS-DP
DP V1
Rythme d'horloge du bus en ms
Tps cycle bus
8
64 octets
6
32 octets
4
16 octets
2
8 octets
0
4
8
16
Nbre axes
32
64
Excellence in
Automation & Drives:
Siemens
Profil contrôle d ’axes
Customer Support
Automation & Drives : Partnership for your success
Rythme d’horloge
Cycle DP
horloge
Application maître
Rythme d’horloge
Asservissement de
positionnement
R1R2R3
DX
DX
DX
Esclave
Esclave
Esclave
1
2
3
DX Data eXchange Telegramm
Communication acyclique
+ reserve
horloge
DX
DX
DX
Esclave
Esclave
Esclave
1
2
3
R1
R1
Rythme d'horloge des
régulateurs
vitesse/courant
Application
esclaves 1…3
R1
R1
R1
R1
R1
R1
R1
Rx = régulateur esclave x
Acquisition position
Délivrance consigne
La transmission synchronisée sur l'horloge :
les algorithmes de régulation internes dans l'entraînement sont
également synchronisés dans le maître hiérarchiquement supérieur.
Excellence in
Automation & Drives:
Siemens
Profil contrôle d ’axes
Customer Support
Automation & Drives : Partnership for your success
Maître DP (Cl.1)
Maître de paramétrage
Station active
Données d’entrées
Données de
sorties
Réponse
Esclave entraînement
Esclave entraînement
Esclave entraînement
Publisher
Subscriber
Subscriber
L'échange croisé :
les esclaves déclarés comme "publishers" délivrent leurs données
d'entrée aux autres esclaves
Excellence in
Automation & Drives:
Siemens
Standards de communication actuels
Customer Support
Automation & Drives : Partnership for your success
 Monde bureautique
Standards ouverts, comme Ethernet, TCP/IP et
services Internet
 Monde de l‘automatisation
PROFIBUS est le leader mondial sur le marché de la
communication au niveau terrain
Ethernet est le standard pour la
communication au niveau cellule
PROFINet est utilisé dans les deux mondes pour
des architectures d‘automatismes ouvertes et
universelles
Excellence in
Automation & Drives:
Siemens
Communication ouverte, transparente
avec PROFIBUS et les standards informatiques
Customer Support
Automation & Drives : Partnership for your success
Ouverture via les
standards du marché
établis
TCP/IP
COM/DCOM
COM/DCOM
XML
Excellence in
Automation & Drives:
Siemens
Une intégration douce et homogène ...
Customer Support
Automation & Drives : Partnership for your success
Station ingénierie,
IHM
Internet
Appareil
de terrain
intelligent
API
Station ingénierie,
IHM
TCP/IP- Ethernet
Proxy
PROFIBUS
Variateur
intelligent
API
Appareil
de terrain
Variateur
Excellence in
Automation & Drives:
Siemens
EVOLUTIONS
Customer Support
Automation & Drives : Partnership for your success
PROFIBUS
plus les standards informatiques (IT)
simplement:
PROFINet
Excellence in
Automation & Drives:
Siemens
LES DIFFERENTES FAMILLES ENTREES-SORTIES SIMATIC PROFIBUS DP
Customer Support
Automation & Drives : Partnership for your success
• Forme de bloc
Excellence in
Automation & Drives:
Siemens
Customer Support
Automation & Drives : Partnership for your success
Excellence in
Automation & Drives:
Siemens
Customer Support
Automation & Drives : Partnership for your success
Excellence in
Automation & Drives:
Siemens