PROFIBUS Handbuch

Für Einzelmastersyteme kann die minimale Buszykluszeit TBZyklus genauer berechnet werden.

Wir berechnen zuerst die Dauer eines PROFIBUS Telegramms:

Jedes Byte in einem Telegramm wird als 11 Bit übertragen (Siehe dazu den Abschnitt über die UART Codierung). Zyklische Nutzdaten werden in einem SD2 Telegramm ohne SAPs übertragen. Ein SD2 Telegramm ohne SAPs umfasst 9 Bytes zusätzlich für Struktur, Adressen und Fehlererkennung, d.h. 99 Bits. Statusabfragen sind ein SD1 Telegramm (ohne Daten) mit 6 Byte und somit 66 Bits und ein Token Telegramm mit SD4 umfasst 3 Byte und somit 33 Bits (Siehe dazu den Abschnitt über die Telegrammformate).

Somit haben wir die Telegrammlängen:

SD1_Telegramm = 66 Bits

SD2_Telegramm = Bytes x 11 + 99  Bit (ohne SAPs)

SD2_Telegramm = Bytes x 11 + 121 Bit (mit SAPs)

SD4_Telegramm = 33 Bits (Token)

Ein Bit hat je nach Bitrate eine unterschiedliche Dauer: Für 12 MBit/s ist  tBit = 83 ns und bei 1.5 MBit/s wird  tBit = 0,67 µs.

Nun bestimmen wir die Zykluszeit für einen DP Meldungszyklus:

wobei

TID1 = “Idle Time” bis der Master für neuen Meldungszyklus bereit ist

TID1 ≈ 37 tBit (für Master basierend auf ASPC2 ASICs)

TMeldungszyklus = TSYN + 2 x SD2_Telegramm + typTSDR + TID1

TMeldungszyklus = 33 + 2x(Bytes x 11 + 99) + 32 + 37

TMeldungszyklus ≈ 300 + Bytes x 11 tBit

Der Buszyklus wird somit

TBZyklus =  (TToken + TGAP + Slave x TMeldungszyklus ) tBit

wobei für die einzelnen Werte gilt:

TGAP ist die Zeit um einen GAP-Update durchzuführen. Hier wird der schlechteste Fall angenommen, wenn kein Teilnehmer antwortet und somit die TSL abgewartet werden muss:

TGAP =  TSYN + SD1_Telegramm + TSL

TToken        ist die Zeit um einen Token zu senden:

TToken =  TSYN + SD4_Telegramm + TID2

TID2 ist die  „Idle Time“ bis der Master bereit ist einen Token zu senden,  typisch 150 tBit

Bytes        = Anzahl Input und Output Data Bytes gesammthaft

Slaves        = Anzahl der Slaves

Mit TSL wird die maximale Wartezeit auf eine Antwort angenähert. Diese Zeit ist anhängig von der Bitrate und wird hier mit einer absoluten Zeit von 75 µs angenähert

Diese Formel berücksichtigt keine Diagnosemeldungen, keine Telegrammwiederholungen, keine zusätzlichen azyklischen Telegramme und auch keine zusätzlichen Master und stellt somit nur ein ideales Einmastersystem dar!