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Institut für Prozessinformatik und Leittechnik (Institute of Process Information Technology and Control Systems)Hochschule für Technik Wirtschaft und Kultur Leipzig
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Summenrahmen- Telegramm
Übertragungszeit
Zyklusarten
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Interbus Übertragungstechnik

Summenrahmen- Telegramm

In jedem Teilnehmer sind verschiedene Register implementiert. Durch die Aneinanderkopplung aller Teilnehmer ergibt sich so eine Registerring, dessen Länge und Struktur genau dem Aufbau des Nutzdatenfeldes im Summenrahmentelegramm entspricht. Alle für die Teilnehmer bestimmte Daten sind in einem Telegramm enthalten. Die Daten sind nur durch ihre physikalische Lage im Protokoll einem Teilnehmer zugeordnet.

Das von INTERBUS verwendete Summenrahmentelegramm unterteilt sich in eine Datensequenz und eine Checksequenz. Die Datensequenz besteht aus dem Loopbackwort (LBW) und dem Nutzdatenfeld für die Teilnehmer. Der zweite Teil, die Checksequenz dient zur Kontrolle der fehlerfreien Datenübertragung. Für die Übertragung von Parametern nutzt INTERBUS ein 16 Bit Zeitschlitz innerhalb des Summenrahmenprotokolls. Größere Parameterblöcke werden mit der Software PCP (Peripheral Communication Protocol) in 16 Bit Einheiten zerteilt und am Empfänger wieder zusammengesetzt.

Interbus-Protokoll

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Übertragungszeit

Die Übertragungszeit ist abhängig von der Anzahl der zu übertragenden Informationen. Jedes Bit benötigt eine bestimmte Laufzeit. Das Summenrahmentelegramm ist im Normalbetrieb immer gleich lang und somit ist die Übertragungszeit konstant. Die vom Master gesendeten Daten treffen mit einer Verzögerung, dem Busdelay [1] , im Master wieder ein. Zuerst sendet der Master die Datensequenz, wartet bis diese wieder bei ihm angekommen ist und sendet danach die Checksequenz. Der Zyklus ist beendet, wenn die Daten der Checksequenz wieder eingetroffen sind.

Interbus-Übertragungszeit

Die Übertragungszeit berechnet sich demzufolge:

Übertragungszeit tÜ = tDatensequenz + tChecksequenz + 2 * Busdelay

Setzt man in diese Formel die einzelnen Werte des Bussystems ein, so ergibt sich folgende Formel:

tÜ = [ 13 * ( 6 + n ) + 3 * m ] * tBit + 2 * tPh

tÜ=Übertragungszeit in Millisekunden
n=Anzahl der Nutzdatenbytes
m=Anzahl der installierten Teilnehmer
tBit=Bitdauer = 2µs bei 500 kBit/s
tPh=Laufzeit auf dem Übertragungsmedium bei Kupfer: = 0,016ms *l /km (l = Länge des Kabels in Kilometer)

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Zyklusarten

Durch die Register der Teilnehmer wird das Protokoll durchgeschoben. Dabei werden die Informationen vom Master aus dem Protokoll ausgelesen und mit den neuen Informationen des Teilnehmers überschrieben. Es gibt insgesamt 2 Zyklusarten, einen Identifikationszyklus und einem Datenzyklus.

Identifikationszyklus

Beim Anlagenstart oder beim Auftreten von Übertragungsfehlern (CRC-Fehler) werden vom Master Identifikationszyklen gestartet. Dabei werden Steuerbefehle vom Master in das Control-Register geschrieben und gleichzeitig ID-Informationen aus dem Identifikationsregister ausgelesen. Jeder Slave hat hierzu ein ID-Register, das 16 Bit umfaßt. Mit ihm lassen sich 65536 verschiedene Zustände codieren. Da die Anzahl der vorhandenen INTERBUS-Geräte diese Zahl übersteigt, ist es nicht möglich an jedes Gerät einen eindeutigen ID-Code zu vergeben. Deshalb haben Geräte mit gleicher Funktionalität den gleichen ID-Code.

Der Master schiebt als erste Information das LBW in den Ring. Hinter dem LBW werden die Steuerinformationen zu den einzelnen Teilnehmern übertragen. Dabei wird die Steuerinformation für den letzten Teilnehmer direkt hinter dem Loopbackwort übertragen, und die Steuerinformation für den ersten Teilnehmer zu letzt übertragen. Mit Hilfe dieser Steuerdaten kann der Master das System jederzeit beeinflussen und so z. B. Fernbusteilnehmer ein- und ausschalten.

Erreicht das Protokoll den ersten Teilnehmer, wird das letzte Steuerwort vom Protokoll "abgekoppelt" und in das Control-Register geschrieben, gleichzeitig wird das ID-Registers ausgelesen und an die Spitze des Protokoll gesetzt. Diese neue Protokollstruktur wird dann zum nächsten Teilnehmer übertragen. Trotz sich ändernder Struktur zwischen den Teilnehmern besitzt das Protokoll immer die gleiche Bitlänge im gesamten INTERBUS-Ring.

Nachdem das Telegramm alle Teilnehmer durchlaufen hat, gelangt es wieder zum Master. Dabei wird das LBW zuletzt erwartet. Bei Übereinstimmung von gesendeten und empfangenen LBW startet der Master die Checksequenz.

Nach dem ID-Zyklus kennt der Master die genaue Konfiguration des INTERBUS-Systems.

Identifikationszyklus

Datenzyklus

Die Datenzyklen sind die eigentlichen Arbeitzzyklen des INTERBUS-Systems. Wie beim ID-Zyklus schiebt der Master auch im Datenzyklus zuerst das Loopbackwort in den Ring. Dem Loopbackwort folgen die Ausgangsdaten. Erreicht ein neues Telegramm einen Slave werden die Prozeßdaten vom Master in das Ausgangsregister geschrieben. Zeitgleich werden die von der Eingangsperipherie (Sensoren) eingelesenen Daten aus dem Eingangsregister vor dem Loopbackwort plaziert. Danach werden die Daten weiter durch den Ring geschoben, bis sie im Master wieder eintreffen. Dieser wertet dann das LBW aus. Stellt er einen Fehler fest, wird ein ID-Zyklus gestartet, um den Fehlerort zu lokalisieren. Ist das LBW in Ordnung, leitet der Master anschließend die Checksequenz ein, um die Fehlerfreiheit der zuvor gesendeten Daten zu gewährleisten. Wird kein CRC-Fehler von einen Teilnehmer festgestellt, werden die Daten in die Ausgangsperipherie übernommen.

Nach dem Daten-Zyklus kennt der Master das genaue Prozeßabbild. In den nachfolgenden Bildern wird der Ablauf der Zyklen dargestellt. Wählen Sie eine der beiden Zyklusarten:

Datenzyklus

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[1] Verzögerung zwischen gesendeter und empfangener Nachricht, abhängig vom Übertragungsmedium (Kupfer, LWL) und den Busteilnehmern
Dokument-Version: 11 2004-11-29 13:35:22 +0000 (Mon, 29 Nov 2004) mayoXML Quelldatei
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