CIF 80-PB плата интерфейса PROFIBUS, ведущий узел DP и FMS

Description

Что это за изделие

CIF 80-PB — плата интерфейса шины PROFIBUS производства Hilscher Gesellschaft für Systemautomation, немецкой компании из Хаттерсхайма, специализирующейся именно на таких платах. Обозначение встречается в двух записях: CIF 80-PB и CIF-80-PB, они обозначают одно и то же изделие.

По форм-фактору это карта стандарта 3U CompactPCI, то есть европейская карта высотой три юнита: 160 × 100 мм при толщине 20 мм, масса около 130 г. Она вставляется в объединительную панель CompactPCI промышленного компьютера или встраиваемого контроллера и занимает в нём один слот. Это важно подчеркнуть сразу, поскольку в каталогах встречается описание, где данное изделие представлено как «модуль контроллера процесса» для монтажа в стойку 19 дюймов с объёмом памяти 512 МБ, временем цикла 0,3 мс и восемьюдесятью каналами ввода-вывода. Ничего из этого к карте размером со страницу не относится: перед нами интерфейсная плата, а не контроллер.

Назначение изделия — работа в качестве ведущего узла сети PROFIBUS. Карта поддерживает два профиля: DP, то есть циклический обмен с распределённым вводом-выводом, и FMS, то есть ранний протокол обмена между контроллерами. В режиме ведущего узла DP карта обслуживает до 125 подчинённых устройств, до 244 байт данных на каждое, при скорости передачи от 9,6 килобод до 12 мегабод. Объём过程овых данных, которыми карта обменивается с хостом, составляет 7 килобайт. Реализована поддержка расширения DPV1, то есть параметризации и диагностики нециклическими запросами, а не только циклического обмена.

Электрически линия подключена через приёмопередатчик RS-485 с гальванической развязкой, разъём — девятиконтактный D-Sub, гнездо. Соответствие стандарту EN 50170. Имеется отдельный диагностический порт RS-232C без развязки — он нужен для настройки и отладки, а не для работы в сети.

Технические характеристики

Параметр	Значение
Модель	CIF 80-PB, запись CIF-80-PB
Изготовитель	Hilscher, Германия
Тип изделия	плата интерфейса PROFIBUS, ведущий узел DP и FMS
Форм-фактор	3U CompactPCI, европейская карта
Габариты	160 × 100 × 20 мм
Масса	около 130 г
Коммуникационный контроллер	EC-1
Скорость передачи	9,6 килобод — 12 мегабод
Ёмкость ведущего узла	до 125 подчинённых устройств, до 244 байт на устройство
Объём过程овых данных	7 килобайт
Шинный интерфейс	RS-485 с гальванической развязкой, 9-контактный D-Sub, гнездо, EN 50170
Диагностический порт	RS-232C, без развязки
Интерфейс с хостом	двухпортовое оперативное запоминающее устройство
Расширение протокола	DPV1
Питание	5 В ±5 %, ток около 650 мА
Рабочая температура	0…+55 °C
Программное обеспечение настройки	SyCon

Протокол выполняется на плате, а не на процессоре хоста

Главная особенность этой карты — не в перечисленных числах, а в том, где именно происходит работа с протоколом.

Стек PROFIBUS целиком выполняется на бортовом контроллере EC-1. Хост, то есть промышленный компьютер или встраиваемый контроллер, в котором стоит карта, не участвует в обработке кадров: он не отслеживает токен, не разбирает ответы подчинённых устройств, не считает таймауты и не формирует циклические запросы. Всё это делает плата, а с хостом она обменивается через двухпортовое запоминающее устройство — область памяти, доступную и со стороны хоста, и со стороны бортового процессора. Хост просто записывает туда выходные данные и читает входные.

Практическое следствие состоит в том, что загрузка процессора хоста почти не зависит от интенсивности шинного обмена. При 12 мегабод сеть передаёт кадры с очень малыми интервалами, и программная реализация ведущего узла на обычном процессоре в такой ситуации захлёбывается прерываниями: значительная часть вычислительной мощности уходит на обработку приёма, а не на управление процессом. Здесь же процессор занят только копированием 7 килобайт через область памяти, а работу с линией выполняет отдельная микросхема. Именно поэтому такие платы десятилетиями ставят в системы, где цикл управления жёстко ограничен по времени.

Из этой же архитектуры вытекает и способ настройки. Конфигурация сети, то есть перечень подчинённых устройств, раскладка данных и параметры обмена, создаётся в программе SyCon и загружается в карту. Хост прикладной задачи получает уже готовую раскладку и обращается к ней по номерам, не зная деталей протокола. Это означает, что конфигурация хранится не в проекте верхнего уровня, а в самой карте, и при её замене конфигурацию необходимо переносить отдельно — об этом ниже.

Теперь о двойном профиле. Поддержка FMS вместе с DP указывает на возраст изделия и на круг задач, для которых оно создавалось. FMS был протоколом равноправного обмена между контроллерами: чтение, запись, события, состояние, идентификация. DP был протоколом ведущий-подчинённый для циклического обмена с полевым оборудованием. В середине девяностых оба профиля сосуществовали, и в одной сети часть обмена шла по FMS между шкафами, а часть — по DP с приводами и модулями ввода-вывода. Карта, поддерживающая оба, была удобна именно для таких смешанных сетей.

Сегодня FMS практически вышел из употребления: его функции перешли к DPV1 и затем к PROFINET. Поэтому в новой системе профиль FMS у данной карты останется невостребованным, и приобретать её ради него бессмысленно. Но если на объекте сохранилась старая сеть, где обмен между контроллерами по-прежнему идёт по FMS, эта карта остаётся одним из немногих доступных решений, способных работать в обоих профилях без второго изделия.

Где применяется

Системы управления газовыми и паровыми турбинами: расширение шины в шкафах на базе CompactPCI.

Энергетика: подключение полевого оборудования по DP к промышленному компьютеру верхнего уровня.

Металлургия и химия: связь АСУ ТП с преобразователями частоты, клапанами и датчиками на линии DP.

Морская автоматика: обмен с подсистемами в шкафах, построенных на CompactPCI.

Устаревшие установки: замена вышедших из строя плат в шкафах, которые продолжают эксплуатироваться.

Испытательные стенды: связь с полевыми устройствами при жёстких требованиях к циклу.

Смежные позиции

CIF 80-DPS — исполнение той же платы в режиме подчинённого узла DP. CIF 80-DNM и CIF 80-DNS — исполнения того же форм-фактора для DeviceNet, ведущий и подчинённый. CIF 80-COS — исполнение того же форм-фактора для CANopen в режиме подчинённого. CIF 50-PB — версия той же функциональности для стандартного слота PCI. CIF 70E — версия для слота PCI Express, низкопрофильное исполнение. CIF 104 — версия для шины PC/104 во встраиваемых малых системах. CIFX 80-DP — изделие следующего поколения на новой платформе, функциональный преемник. CIF-OPC — сервер OPC, дающий доступ к данным карты из систем верхнего уровня. SYCON-PB/E — программа конфигурации сети, без которой карту не настроить.

Монтаж и обслуживание

Перед установкой: убедиться, что объединительная панель CompactPCI имеет свободный слот и что карта именно формата 3U, поскольку плата PCI того же назначения в этот слот не войдёт. Проверить, что шасси обесточено. Сохранить конфигурацию сети из прежней карты, если замена выполняется на работающей системе: раскладка подчинённых устройств хранится в карте, а не только в проекте верхнего уровня, и без её переноса новая плата не начнёт обмен.

Монтаж: карта вставляется в слот до упора, фиксируется винтом передней планки, линия PROFIBUS подключается к девятиконтактному разъёму с соблюдением полярности и требований к оконечной нагрузке. После подачи питания проверяется индикация готовности и отсутствие ошибки, затем загружается конфигурация и проверяется обмен с каждым подчинённым устройством.

Обслуживание: профилактика включает контроль температуры в шкафу, осмотр разъёма и кабеля линии, проверку отсутствия окисления контактов, а также резервное копирование файла конфигурации SyCon. Для CIF 80-PB особенно важно хранить этот файл отдельно от проекта верхнего уровня: при выходе платы из строя именно он позволяет ввести запасную в работу без повторной пусконаладки сети.

Гарантия и поставка

Поставка CIF 80-PB подтверждается упаковочным листом с указанием модели и серийного номера. Гарантия на новые оригинальные изделия — 12 месяцев с даты отгрузки; для проверенных восстановленных — срок оговаривается отдельно. Перед отправкой контролируются состояние разъёма линии и передней планки, отсутствие повреждений и следов перегрева. Техническая поддержка включает проверку совместимости карты с конкретной объединительной панелью CompactPCI, разъяснение различий между исполнениями CIF 80-PB, CIF 80-DPS, CIF 80-DNM и CIF 80-COS, помощь в переносе конфигурации SyCon при замене, а также консультации по выбору между форматами CIF 50-PB, CIF 70E и CIF 104, если требуемый слот в системе отсутствует.