PROFIBUS - AS - Siemens

PROFIBUS

オープンなフィールドバス・PROFIBUS

PROFIBUSは1980年代にドイツでSiemens, Bosch, ABB等が共同で開発したフィールドバスです。この仕様は1989年にまとまり、ドイツでPROFIBUS普及のための組織・PNOが発足しました。アメリカのリサーチ会社によれば、PROFIBUSは現在世界中で最も普及しているフィールドバスといわれています。
PROFIBUSには、その仕様目的に応じて最適な使い分けができるように、ファクトリー・オートメーション用としてPROFIBUS DP、プロセス・オートメーション用としてPROFIBUS PAの2種類のバスでファミリーを構成しています。

PROFIBUSは国際規格IEC61158およびヨーロッパ規格EN50170という公的な規格で認められています。
世界で500万デバイスを越える設置実績を持っています。
プロフィバス協会の全世界の会員は1200社を越え、それらの会社から2000種類を越える製品・サービスが提供されています。

PROFIBUSの特長

→ スピードが早く、データフレームサイズが大きい
PROFIBUS DPの最大スピードは12Mbpsです。これは現在、オープンなフィールドバスと呼ばれているもののなかで最も高速です。たとえば、20個のステーションをPROFIBUS DPのラインに接続した場合、もし各ステーションからのデータが30バイト以内なら、マスターが全部のステーションをスキャンするのに約1.34msec(<2msec)しかかからないことが、実測されています。また、1回の通信で使うことができるデータサイズの大きさも最大244バイト(4バイトの浮動小数点データなら61個)と大きなものになっています。ですから、リモートI/Oやインバータなどの機器を接続して、大容量のデータを送らなければならないときでも、すべてのリアルタイムデータの通信が1回で終了できます。重要なことは、データを分割して送信しませんので、データの同時性が保証される点です。また、リピータを使えば最大12kmまで接続距離を延長できるのも魅力です。

→ 通信方式は単純なマスター・スレーブ方式
工場で使われるデータ伝送には、早さだけではなく、確実さも求められます。つまり、ある決められた時間内に確実にデータが伝わるという保証が必要なわけです。この保証がないとデータの欠落が生じたり、コントロール、監視に影響が出てきます。
PROFIBUSではプロトコルとして最も単純なマスター・スレーブ方式を採用しています。これは、マスター(通常PLC,DCSまたはPC)がスレーブ（下位機器）に問いかけを発して、スレーブ機器はマスターからの問いかけがあったときのみにデータを送ることができる方式です。この方式では原理的にデータの衝突が発生しません。なぜなら、バス上の通信の交通整理をマスターのみで行うからです。このマスター・スレーブ方式ではデータの衝突防止、そして衝突が発生したあとのリカバリーの時間とか方法を考慮しなくていいことになります｡

マスター・スレーブ方式で単純なプロトコル

→ FAとPAの両方の分野に対応
PROFIBUSは2種類のバスでファミリーを構成しています。PROFIBUS DPはFA用、PROFIBUS PAはPA用のアプリケーションに対応するよう仕様が規定されています。この2つのバスの大きな違いは、PROFIBUS PAでは、2線式電源供給と防爆仕様に対応していることです。つまり、PROFIBUS PAの機器は現在のプロセス用現場機器と同じ感覚で使用できます。
PROFIBUS PAの信号ラインはIEC-1158で定められた電気仕様に準拠しています。実際,このIEC仕様ですと1本のケーブルに平均して10ないし30くらいの機器しか接続できません。ケーブルあたりの接続台数を増やすために、PROFIBUS PAはカップラを通して、PROFIBUS DPの伝送仕様に変換され、PROFIBUS-DPが複数のPROFIBUS-PAラインをまとめる形でコントローラに入力されます。PROFIBUS DPとPROFIBUS PAは物理レベル（電気レベル）の仕様は異なりますが、ソフトのプロトコルレベルの仕様は同一です。
通常、一つの工場のなかに原料、素材を作るPA工程とそれのパッキング、出荷等を担当するFA工程が混在していますので、PROFIBUSのように1つのフィールドバスがPA,FAの両工程を担当できることはエンジニアリングの面からも大きなメリットです。

→ 様々な製品群
オープン・フィールドバスでは、多くの会社から様々な製品がサポートされていることが必要です。2000種類というPROFIBUSのサポートする製品とサービス範囲はオープン・フィールドバスの中でもトップレベルであり、500万デバイス以上の設置は多くのお客様からの信頼と安心をいただいている証拠となります。
さらに、オープンなフィールドバスでは、たくさんの異なった機器を組み合わせたシステムをいかに簡単に構築できるかという使いやすさが求められます。PROFIBUSではGSDファイルという機器通信仕様を記述したテキストファイルが機器毎に用意され、このファイルをコンフィギュレーションソフトにダウンロードすることで、簡単にシステムを作ることができます。

GSDファイルを使った簡単なエンジニアリング