| 1. Profibus 간략소개
1.1 Profibus-FMS(Fieldbus Massege Specification)
1.2 Profibus-DP(Decentralized Periphery)
1.3 Profibus-PA(Process Automation)
2. FAQ(Frequently Asked Questions)
2.1 Connectors,
pinout, 필수signal
2.2 GSD(Device
Data Base Files) file이란 무엇인가?
2.3 인증번호란
무엇이고 어디서 받는 것인가?
2.4 Hamming
distance (HD)는 무슨 뜻인가?
2.5 어떠한
Cable을 사용하는가?
2.6 Terminator가
중요한 이유는?
2.7 Shield
Cable을 어떻게 Termination 하는가?
2.8 Profile은
무엇이고 어떠한 것이 효율성이 있는가?
2.9 다른
필드버스보다 PROFIBUS가 우수한 점은 무엇인가?
2.10 Master
class1과 class2의 다른점은?
2.11 Fail
safe mode는 무엇이고 의미하는 것은 무엇인가?
2.12 Profibus
cable에서 signal ground/reference wire가 사용되지 않는 이유는?
2.13 Profibus는
개방형인가 비개방형 시스템인가?
2.14 Profibus를
특정 Application 또는 현장에 적용하여 큰 효과를 얻고 있는곳은 어디인가?
2.15 PLC
또는 controller들이 추가로 설치되면 Profibus 시스템에서 필요한 H/W,S/W는?
2.16 Profibus
System Device당 소요비용 산출이 가능한가?
2.17 A/S는
어떠한가?
2.18 Profibus
system은 숙련된 경험을 필요로 하는가?
2.19 Profibus
system 사용자가 향후 미래에 필요한 디바이스를 새롭게 추가할 때 전체시스템을
업그레이드 하지않아도 된다는 것을 보장하는가?
2.20 만약
시스템 또는 디바이스내 Chip에 이상이 발생한다면?
3. PROFINET FAQ
3.1 Does PROFInet provide intelligent field devices only on Ethernet?
3.2 Who supplies the Engineering Tool for PROFInet?
3.3 What is the difference between PROFInet and the concepts of IDA, IAONA and Ethernet/IP?
3.4 Does PROFInet also function with other operating systems, such as Linux and Java?
3.5 How can PROFInet be adapted to the current Microsoft developments (.NET)?
3.6 With PROFInet, is it always necessary to install two bus systems locally, i.e. Ethernet &
PROFIBUS?
3.7 Is PROFInet a concept solely applicable to the field level?
3.8 What
is a proxy and how does the proxy concept operate in the
case of PROFInet?
Fieldbus Technical Question
1. Profibus 간략소개
Profibus는 3가지로 구성되어 있음.
1.1 Profibus-FMS(Fieldbus
Massege Specification)
FMS는 유럽 Fieldbus 표준인 EN 50170에 포함되어 산업통신 단계 중
상위레벨(cell level)과 Field Level에서 많이 사용되는 범용
통신방법으로써 정형 또는 비정형 데이터를 전송하는 광범위한
통신을 구현하며 기능성과 유연성을 필요로 하는 넓은 범위에서
사용되고 있음
1.2 Profibus-DP(Decentralized
Periphery)
DP는 Profibus의 기능을 가장 잘 나타낸 것으로써 특히 자동화시스템과
분산 주변장치들간의 time-critical 통신에 아주 많은 장점을 가지고
있어 24V와 4-20mA신호를 주고받는 장치를 대체하는데 적합하다.
Profibus-DP도 유럽 Fieldbus표준인 EN 50170에 포함되어 있음.
1.3 Profibus-PA(Process
Automation)
PA는 자동화시스템과 분산되어 있는 필드디바이스간의 연결을 위한
공정자동화에 적합하며 PA는 DP에 기초하고 있어 신뢰성 있는
공정자동화의 구현이 가능하다. PA Profile은 서로 다른 제작사들이
생산한 제품들이 서로간 공통적인 호환성이 유지되도록 각
필드장치들의 동작을 정의하고 있음. PA는 고유의 안전전송 기술(IEC
1158-2)뿐 아니라 표준전송기술(RS485)이 포함되어 있어 화학 및
석유화학같이 특별한 공정자동화가 필요한곳에 적합함.
Profibus-PA는 station의 전원 및 데이타전송이 동일한
두가닥선으로 구성되어있고 IEC 1158-2에 규정되어 있기에 폭발
위험성이 있어 높은 안전성이 요구되는 지역에서 사용이 가능함.
안전구역과 비 안전구역의 통신접속은 segment coupler에 의하여
분리되어 있음.
2. FAQ(Frequently Asked
Questions)
2.1 Connectors, pinout, 필수signal
Profibus 표준은 9 pin D-SUB connector 사양을 명시하고 있지 않지만 선택적
유용성을 갖는 것이 필요함.
DP-Slaves 시험사양 정의 : 특별한 커넥터는 정의되지
않고 선택된 커넥터만이 사용됩니다. 그러나 선택된 커넥터가 있는
디바이스는 Profibus D-SUB 커넥터에 있는 모든 필수신호를 반드시
가지고 있기에 이상 없음.
더불어, 빠른 속도의 데이터 전송을 고려한다면 몇
가지 추가적인 장치들 또는 어떤 다른 것이 D-SUB 커넥터와 같이
사용되야 하고, 이들 장치들(R, L, C)의 사양은 PROFIBUS-DP 사용설명서
및 관련자료(The Rapid Way to Profibus-DP)에 좀더 세부적으로 샘플 회로도
까지 포함해서 설명되어 있으니 구입은 협회로 연락바람.
2.2 GSD(Device Data Base
Files) file이란 무엇인가?
GSD file은 Profibus-DP/PA device(Master or Slave)라는것을 확인하는데
사용되고, 여기에는 제작자가 독립적인 환경구성 작업이
가능하도록 모든 정보가 들어 있음. 포함되어 있는 정보는 Vendor
정보, 지원속도, Timing 정보, Option/형태, 유용한 I/O 신호등으로
구성되어 있기에, GSD file은 모든 DP/PA slave를 현장 설치시 반드시
필요함.( sample보기) ( GSD Editor)
2.3 인증번호란
무엇이고 어디서 받는 것인가?
모든 DP/PA device type은 각각의 인증넘버를 가지고 있고 이 번호는
DP-master가 자신에게 연결되는 DP/PA device를 인식하는데 필요함. Master는
자신에게 연결되는 모든 디바이스들의 인증번호를 자기정보에
저장되어 있는 번호와 비교하여 DP-Slave가 정확한지 및 어드레스의
일치여부를 확인 후 이상 없을 때부터 통신을 시작함. 이것은
파라메터의 불일치로 인한 문제를 방지할 수 있어 통신의 신뢰성이
보장됨. Vendor는 자사의 모든 DP/PA device에 개별 인증번호를 부여 받기
위해서는 협회를 통해 Profibus 인증센터에 인증신청을 해야함.
2.4 Hamming distance (HD)는
무슨 뜻인가?
Hamming distance는 발생할 수 있는 Packet 에러에 대하여 얼마큼이나
Protocol의 안전성이 유지되는가를 측정한 것으로써 HD=4는 최소한 4bit가
잘못되었다는 의미이고 아직 다른 유효 packet이 잘못 되었다는 것을
판단하기 위한 검증이 진행 중 이라는 의미입니다.
2.5 어떠한 Cable을
사용하는가?
Profibus 표준에서는 Bus Cable로 두가지를 정의하고 있지만 보통 새롭게
설치되는 곳에는 A Type 사용을 권장하고 있다. 특히 A Type은 B Type과
비교하여 고속전송(>500 kBaud)에도 적합하고 네트웍거리 또한 2배가
됩니다.
A Type 기술사양
- Impedance : 35 up to 165 Ohm at frequencies from 3 to 20 Mhz.
- Cable capacity : <30 pF per meter.>
- Core diameter : > 0,34 mm², corresponds to AWG 22.
- Cable type : twisted pair cable. 1x2 or 2x2 or 1x4 lines.
2.6 Terminator가 중요한
이유는?
Bus line을 Termination하는 이유는 Profibus Cable내의
반향신호를 차단하여 주기 때문이다. Termination이 잘못되면 데이터
전송시 에러가 발생하여 전송효율을 나쁘게 하고, 최악의 경우
Communication Link가 손상된다.
2.7 Shield Cable을 어떻게
Termination 하는가?
통신라인상에서 데이터 이외의 외부 노이즈등을 없애기 위해서는
케이블 양단에 Shield Line을 연결 해야 하고 통신라인상태가 좋은
경우에는 한쪽만 연결해도 좋다. 특히, 쉬일드선과 접지간의 연결은
금속 케이스와 커넥터의 상단볼트를 이용해서 연결한다. 즉
커넥터와 Shield Line을 연결해 주어야 한다. 만약 Shield Line을 커넥터의
1번 핀과 연결해야 한다. 연결이 잘 안될 경우에는 적절한 위치에서
Shield 케이블을 벗겨서 가장 가까운 곳의 금속물로 접지연결을 하는
것이 좋다. 이렇게 하면 Bus 커넥터의 전면에 접지를 하는 것과 같은
효과가 있다.
2.8 Profile은 무엇이고
어떠한 것이 효율성이 있는가?
Profile은 Profibus를 사용시 의무적으로 따를 필요는 없지만 아래에
명시된 특정 적용범위에서 사용시 적용되는 Bus Parameter와
관련되었기에 필드디바이스에서 프로피버스가 적당히 기능을
수행토록 하기위한 설치노력을 최소화 하는데 도움을 준다.
< Profile의 종류는 다음과 같다. >
- Communication between PLC (FMS)
- Building Automation (FMS)
- Sensor / Actor networks (FMS)
- low voltage switch devices (FMS)
- PA field devices (PA)
- NC / RC control systems (DP)
- Encoder Devices (DP)
- Drives Technology (DP/FMS)
2.9 다른 필드버스보다
PROFIBUS가 우수한 점은 무엇인가?
이것은 답하기가 어려운 점이 많다. 하지만 필드버스는 사용자가
설치 편리성, 가격, 호환성, A/S, 설치 노드수, 기술개발 진행도등의
많은 요인을 기준으로 현명한 판단을 내릴 수 있을것으로 생각하며
이 모든 경우에서 PROFIBUS는 분명히 앞서고 있다는 것을 다음의
실례들을 바탕으로 자신한다.
- Profibus has the largest portfolio of products in the fieldbus world.
- Now close to 200 vendors of Profibus products and services.
- It is supported by the largest user organisation in this industry.
- The demand for quality is driving the competitors to supply good products.
- The competition and volume keeps prices at highly competetive level.
- Profibus technology is defined for several levels within the information flow in a
company.
- Knowledge of one standard can be utilized on several levels.
- Wide application area including factory, process and building automation.
- Stable protocol with many protocol chips available today.
- Installed base > 2 Million devices
- Suitable for operation in intrinsically safe areas in process control
- Supported by many manufacturers of both master and slave device technology providing
truly open
approach and practical vendor independence.
- Platform independence, PC, PLC or VMEbus based controllers.
- 244 byte telegram means that even large packets of data can be sent without
segmentation.
- 100km distance achievable.
- Profibus ay 12 MBaud offers the fastest transmission speed available today for any
fieldbus system.
- Profibus is the clear Fieldbus market leader in Europe and the UK. (ref IMS, Benchmark
Research Ltd.,
and Consultic fieldbus studies)
2.10 Master class1과 class2의
다른점은?
Master class1은 오직 자신의 환경에 포함되어 있는 Slave 및 Maste class2와의
수동적인 통신만이 가능하다. Master class2는 감독권한(Superviory Master)이
있어 다른 Maste class1와의 능동적인 통신이 가능하다. 자신을 포함한
모든 Slave들의 진단과 Data, Parameter의 변경 등 환경구성이 가능하다.
Profibus는 이미 공정분야와 자동화구축현장의
많은곳에서 찾아볼 수 있다. 간단하게 예를들어 유럽의
제너럴모터스 자동차 생산공장과 Bitburger와 같은 맥주생산공장,
기네스북에 올라있는 러시아의 크레믈린 궁전의
빌딩관리시스템등에 Profibusrk 설치되어 운전되고 있다. Profibus는
전혀 상상하지 못한 응용분야에도 사용될 수 있다. 그 이유로는
새로운 많은 디바이스가 첨가 되고 있기때문이다. 다음의 두가지
중요분야에서는 더 큰 효과를 볼 수 있다.
공장자동화 응용분야로써 입출력 신호선 설치비용을
획기적으로 줄일 필요가 있고 많은 디바이스를 Bus에 설치하여 많은
수의 입출력 신호를 줄일 수 있다.
공정자동화 분야로써 통신선 설치비용을 줄이고
디바이스가 위험지역에 설치되고, 하나의 Twist Pair cable로 데이터를
전송할 수 있기에 많은수의 아나로그 I/O 카드를 줄일 수 있다.더불어
I/S barrier까지도 줄일 수 있다.
2.11
Fail safe mode는 무엇이고 의미하는 것은 무엇인가?
이것은 Bus 또는 System에 이상이 있는 경우 I/O 모듈의 I/O
신호 상태를 정의 하는 것으로 Fail Safe Mode에서는 모든 출력신호가 0의
상태로 되는 것을 의미한다.
2.12
Profibus cable에서 signal ground/reference wire가 사용되지 않는 이유는?
사용자가 보다 쉽게 다루게 하기 위하여 Signal
ground/reference wire가 Profibus에서는 사용되지 않는다. Local ground와
Interface 계통이 Opto Coupler등을 이용하여 분리하는 것을 권장하고
있다. 이렇게 하면 트랜시버간의 일반 Mode 전압을 최소화로 줄일 수
있기 때문이다.
2.13 Profibus는 개방형인가 비개방형 시스템인가?
Profibus는 완전한 개방형 시스템으로써 1989년에 DIN 19245로
독일표준이 되었고 1996년 4월 EN 50 170 유럽표준으로 제정되었다. EN 50
170 사양은 CENELEC/IEC를 채택한 어떠한 국가표준에도 들어가 있고
모든 나라의 Profibus단체에서 Profibus사양을 구할 수 있다.
2.14 Profibus를 특정 Application 또는 현장에 적용하여 큰
효과를 얻고 있는곳은 어디인가?
Profibus는 이미 공정분야와 자동화구축현장의
많은곳에서 찾아볼 수 있다. 간단하게 예를들어 유럽의
제너럴모터스 자동차 생산공장과 Bitburger와 같은 맥주생산공장,
기네스북에 올라있는 러시아의 크레믈린 궁전의
빌딩관리시스템등에 Profibusrk 설치되어 운전되고 있다. Profibus는
전혀 상상하지 못한 응용분야에도 사용될 수 있다. 그 이유로는
새로운 많은 디바이스가 첨가 되고 있기때문이다. 다음의 두가지
중요분야에서는 더 큰 효과를 볼 수 있다.
공장자동화 응용분야로써 입출력 신호선 설치비용을
획기적으로 줄일 필요가 있고 많은 디바이스를 Bus에 설치하여 많은
수의 입출력 신호를 줄일 수 있다.
공정자동화 분야로써 통신선 설치비용을 줄이고
디바이스가 위험지역에 설치되고, 하나의 Twist Pair cable로 데이터를
전송할 수 있기에 많은수의 아나로그 I/O 카드를 줄일 수 있다.더불어
I/S barrier까지도 줄일 수 있다.
2.15 PLC 또는 controller들이
추가로 설치되면 Profibus 시스템에서 필요한 H/W,S/W는?
필요사항 :
- Cable(Shielded Twisted Pair with terminating resistors 또는 Optical
Link Module이 있는 Fibre Optic)
- 각 디바이별 GSD file(디바이스정보가 들어있는 간단한 ASCII text file)
- Software configuration tool(Allen Bradley's Plug and Play software 또는Siemens COM
Profibus package. 이것들은 동작중인 스테이션의 환경을 설정하고 Bus에
어떠한 디바이스가 붙어있 는지와 동시에 얼마나 많은 양의
데이터가 교환되어야 하는지를나타내 준다.
2.16 Profibus System Device당
소요비용 산출이 가능한가?
일반적이지는 않지만 기본적으로 필요한 Profibus ASIC(Application Specific
Integrated Circuit) 만을 이용하여 간단하게 Profibus 운용Slave를 만들
경우에는 20달러 정도이고 지능형 Slave는 12달러, Masyer ASIC은 30달러이다.
뒤의 두가지는 마이크로프로세서가 필요하다. 추가로 이미 많은
필드버스 디바이스는 내부적으로 디지털기술을 사용하고 있고
디지털 인터페이스를 도입하기 위해서는 비싼 디지털/아나로그
변환기가 필요없기에 Profibus 연결시에는 필드디바이스 추가비용이
없다.
2.17
A/S는 어떠한가?
현재 세계적으로 600개 이상의 회사가 Profibus User
Organisation 에 가입되어 있고 이중150여개의 회사는 Profibus제품을
생산하고 있고 그들의 수많은 Agent를 통하여 제품지원과 함께
세계시장에서의 판매를 계속하고 있다. 많은수의 회사가 Maste와 Slave기술을
가지고 있다. 또한 각 나라에 있는 Profibus단체에서는 언제나 교육과
세미나등을 통하여 사용자들을 지원하고 있다.
2.18 Profibus system은
숙련된 경험을 필요로 하는가?
Profibus는 간단하게 설계되어 있기에 PLC와 필드디바이스 기술에 관한
지식과 우리의 경험을 바탕으로 대충 반나절이면 네트웍 설정등의
기본지식을 전달 받을 수 있다. 또한 회원을 위한 트레이닝코스가
보통 이틀정도 있는데 각 나라의 Profibus 단체에 참여하여 여러 교육(워크숍,
세미나등)을 받을 수 있는 기회도 많다.
2.19 Profibus
system 사용자가 향후 미래에 필요한 디바이스를 새롭게 추가할 때 전체시스템을 업그레이드 하지않아도
된다는 것을 보장하는가?
어떠한 새로운 기능을 가진 것이 나오더라도 완전하게 호환된다.
만약 완전히 특별한 새로운 기능을 가진 것이 나온다 하더라도 동일
통신선상에서 사용이 가능하다.
2.20
만약 시스템 또는 디바이스내 Chip에 이상이 발생한다면?
Profibus는 통신선의 이중화가 가능하도록 설계되었기에
통신선로 이상시에도 대처가 가능하고 Node 이상은 Master가 이를
무시하거나 동작을 정지시킨다. 이러한 동작은 기존의 Node들의
정상적인 동작을 가능하게 한다. 이상현상이 감지되면 Master는
Telegram을 재송신하고 사용자는 정상동작 복귀시도 횟수를 설정할 수
있다. 계속된 이상현상 정보는 Node, Node내의 Module, 특정기본 Channel등에
남아있다. 공식 인증시험소에서 인증시험을 마친 디바이스는
이러한 발생가능성이 있는 이상현상에 대한 점검을 마쳤다.
3. PROFINET FAQ
3.1 Does PROFInet provide intelligent field devices only on Ethernet?
In PROFInet structures, intelligent field devices, such as Simatic ET 200X with a CPU, can be connected not only to Ethernet but also to PROFIBUS.
3.2 Who supplies the Engineering Tool for PROFInet?
The multi-vendor engineering model of PROFInet allows automation manufacturers to develop their own engineering tools that can be used to configure components and devices from different manufacturers.
3.3 What is the difference between PROFInet and the concepts of IDA, IAONA and Ethernet/IP?
In general, all these concepts strive to achieve a distributed automation solution based on Ethernet.
PROFInet places the emphasis here on
- Reducing the time to market for mechanical engineers and plant construction companies by means of
plant-wide engineering
- Integrating the fieldbus and Ethernet for the purpose of protecting customer investment
- Using IT mechanisms for supporting vertical integration
PROFInet not only specifies a communications model for totally integrated communication over the fieldbus and Ethernet but also a multi-vendor model for distributed automation with plant-wide, multi-vendor engineering.
Engineering model
The individual stations are programmed for PROFInet as before using the appropriate manufacturer-specific tools. This protects customers' investment in their own application software.
The distributed applications are then interconnected using a separate multi-vendor engineering tool.
The multi-vendor engineering model of PROFInet allows automation manufacturers to develop engineering tools for plant-wide engineering that can be used to configure components and devices from different manufacturers.
Fieldbus and Ethernet
PROFInet supports both pure Ethernet applications and combined fieldbus and Ethernet applications. The advantage of this is that in cases in which technical solutions do not exist for Ethernet, PROFIBUS can be used without the need to adapt the fieldbus protocol or field devices. An example of this would be Motion Control tasks or safety-related applications.The proxy concept means that other fieldbuses can, in general, also be integrated.
IT mechanisms
PROFInet uses the standard IT communication mechanisms in general use in the office environment. The use of the same communication mechanisms in the automation and office environments permits total integration of the different corporate levels (vertical integration).
Real-time for Ethernet, Web technologies
The further development of PROFInet is being pursued in PROFIBUS User Group working groups by, for example,
- Generating a real-time concept for Ethernet
- Integrating Web technologies for HMI
- Integrating process technology
- Defining interfaces to FDT
- Network management
3.4 Does PROFInet also function
with other operating systems, such as Linux and Java?
The PROFInet concept is independent of the operating system.
PROFInet stations can be implemented in any form provided that they comply with
the PROFInet specification.
Extract from iee 11/2000:
"The runtime software was developed under the stringent requirement of
operating system neutrality, to enable easy integration of the PROFInet core
software in a wide range of embedded PLCs and systems by adapting it to the
individual system - a specific operating system is not a prerequisite."
3.5 How can PROFInet be adapted to the current Microsoft developments (.NET)?
.NET is the Microsoft concept for future e-business applications and does not meet all the requirements of automation.
COM/DCOM is well-proven in automation for communication applications (e.g. OPC).
The current Microsoft concepts will be taken into account during the further development of PROFInet.
3.6 With PROFInet, is it always necessary to install two bus systems locally, i.e. Ethernet & PROFIBUS?
Other concepts propagate distributed automation with a single communication medium connected from the office level through to the field level.
The PROFInet specification does not specify the physical characteristics of the transmission network. Pure Ethernet solutions as well as combined Ethernet and PROFIBUS solutions are possible. The strengths of PROFInet lie in the integration of both bus systems in a common concept.
The advantage of this is that in cases in which technical solutions do not exist for Ethernet, PROFIBUS can be used without the need to adapt the fieldbus protocol or field devices. An example of this would be Motion Control tasks or
safety-related applications.
3.7 Is PROFInet a concept solely applicable to the field level?
PROFInet is a multi-vendor concept that ranges from the management level down to the field level which defines both the communication and a model for plant-wide engineering.
3.8 What is a proxy and how does the proxy concept operate in the case of PROFInet?
The proxy principle is part of the PROFInet specification and enables standard PROFIBUS slaves to be integrated into PROFInet concepts. The proxy acts as an intermediary in the communication process between stations on PROFIBUS.
It acts as a converter in the case of communication between stations on PROFIBUS and stations on Ethernet.
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