Készítette: Dr. Füvesi Viktor

Átírás

1 Készítette: Dr. Füvesi Viktor

2 Foundation Fieldbus??? Mi az a Foundation Fieldbus??? A Foundation Fieldbus (FF) egy folyamatirányítási céllal létrehozott specális számítógép hálózat, amely teljesen digitális, soros, kétirányú kapcsolatot teremt a terepi eszközök között. Lehetővé teszi a szabályzási feladatok elosztását a hálózaton. Szabványos hardver (jelelek, jelszint, stb.) Vezérelt adatátvitel (protokoll).

3 Foundation Fieldbus Technológia A Foundation Fieldbus rendszer összetevői: Hardware elemek tápegységek vezérlők kábelek lezárások jelismétlők (repeater) hidak (bridge) Software megoldások protokoll ábrázolás

4 Foundation Fieldbus rétegek 3 réteg Felhasználói szint Alkalmazói réteg Fieldbus Message Specification - FMS Fieldbus Access Sublayer - FAS Adatkapcsolati réteg NINCS HASZNÁLVA 3 -LLC Lehívás Polling (pollozás) Menedzselési funkciók Fizikai réteg H1 H2

5 Foundation Fieldbus rétegek-2 A Fieldbus az 1, 2 és 3 réteget használja (ez a communication stack ), a felhasználói szinten a funkcióblokkok találhatók. Alkalmazási folyamatok (Application Process): Funkciók Kommunikáció A Fieldbus három AP-vel rendelkezik: Funkció blokkok alkalmazása Hálózati menedzselés Rendszer menedzselés

6 Foundation Fieldbus rétegek Fieldbus fizikai réteg Fizikai közeg: Vezeték Üvegszál Rádiós kommunikáció (vezeték nélküli) Átviteli sebesség: 31,25 kbps 1 Mbps 2,5 Mbps

7 Fizikai réteg Kódolás-1 Átvitel típusa: szinkron, soros, halfduplex Jel: kétfázisú Manchester kód nincs start és nincs stop bit (szinkron átvitel) felfutó él=0, lefutó él=1 Órajel Adat Manchester kód

8 Fizikai réteg Kódolás -2 Adatátvitel preamble mint a telefonálásnál a csengőjel (órák összehangolása) start delimiter ez nem Manchester, ez egy adat data (a második rétegből) end delimiter Nem kódolt bitek: Non-data positive N+ Non-data negative N-

9 Vezetékelés Topológia és jelszint Az eszközben biztosítani kell a leválasztást a kommunikációs hardvertől (Media Attachment Unit - MAU), továbbá a földpotenciáltól a villamos problémák elkerülése miatt (multidropp üzem) Vezetékelési jellemzők Csavart érpár (Twisted pairs) IEC/ISA standard 1992 Topológia (lezárások és csatolók): Busz Fa Pont-pont kapcsolat Jelszint: Áram: 10 ma Tápfeszültség: 9-32 V

10 Vezetékelés H1-Jelszint H1 Szabályozási célra (szint, nyomás, hőmérséklet, stb.) KÉT VEZETÉK - tápfeszültség és kommunikáció ugyanazon a vezetéken (BUS POWERED) Gyújtószikramentes gát (IS-intrinsically safe barrier) beépíthető Távadó jele: 10 ma; 31,25 kbps 50 mellett, feszültség: 1 Vp-p Áram V ma p-p PS 0,75-1 Vp-p Vétel Adás Fieldbus Network Lezáró RC, C= 1 μf- 31,25 kbps t

11 Vezetékelés H1-Jelszint 2. Busz feszültség Távadó árama: nem kommunikál ~16 ma kommunikál (logikai 0) ~27 ma kommunikál (logikai 1) ~3.6 ma Figyelem! Nem tévesztendő össze ez a logikai 0 és 1 a Manchester-kódolás fel- illetve lefutó jelével!

12 Vezetékelés HSE-Jelszint HSE Csak busz topológia - a reflexiók miatt nem lehet leágazás Szabályozási rendszerekhez, advanced control, stb., NÉGY VEZETÉK - elválasztott táp és kommunikáció, Távadó jele: 60 ma; 1,5 vagy 2,5 Mbps 75 -nál, feszültség: 9 Vp-p Áram ma p-p V 5,5-9 Vp-p Vétel Adás Fieldbus Network Lezáró RC t

13 Vezetékelés Távolságok és elemek száma Vezetékelés Maximális távolság: kbps: 1900 m 1 Mbps (feszültség) 750 m 1 Mbps (áram) 750 m 2,5 Mbps: 500 m A teljes távolság a gerinc (trunk) és a leágazások (spur) együttes hossza Elemszám: Leágazás: m m m m Miért fontos? m A leágazások távolsága növelhető aktív csatoló használatával A gerinc távolsága növelhető jelismétlő (repeater) használatával Szegmensen belüli topológia: normál, csirkeláb, kevert

14 H1 és HSE rendszer Csatlakoztatás Megjegyzés: Jelenleg: H1, Csatlakoztatás más rendszerekhez, Egyéb protokoll ASIC cseréjével FF meghajtó HSE FF Híd H1 FF

15 HSE High Speed Ethernet Redundancia Teljesen redundáns rendszer kiépítése lehetséges! Host redundacia Média reduncia Hálózat redundancia Eszköz redundancia egy portos eszközök egyszeres hálózaton két portos eszközök egyszeres hálózaton két portos eszközök dupla hálózaton a két hálózatnak nem kell egyformának lennie!

16 Fieldbus H1 szegmens elrendezések-1 Busz topológia Csatoló (coupler) TE lezáró Véglezáró Tápegység GYSZV Gerinc (trunk) Csavart érpár STP Leágazás (spur)

17 Fieldbus H1 szegmens elrendezések-2 Busz topológia Tápegység Táplálás a busz közepén, lezárás a két végén Véglezáró GYSZV Véglezáró

18 Fieldbus H1 szegmens elrendezések-3 Fa topológia Tápegység GYSZV Táplezáró Gerinc Kábellezáró Csatoló

19 FF rendszerek építőelemei A DC tápegységtől a terminatorig DC tápegységek 230V AC/24V DC Fieldbus tápegységek (jelkondícionáló) MTL5995 Relcom FPS-I P+F FPC TURCK RPC Gyújtószikramentes leválasztók MTL5053 (1900m) MTL791 Zener-gát (120m) FISCO tápegységek (jelkondícionáló) MTL9121-IS MTL9122-IS Jelismétlők Smar RP-302 repeater, jelkondícionáló Multibarrier P+F Fieldbarrier F2D0-FB-Ex4.C TURCK Multibarrier MDB49- T415/Ex RB-s dobozok Trobox Rövidzárvédelem Relcom Megablock TURCK JRBS-40SC Lezáró impedanciák 100 ohm+1 uf terminator

20 Fieldbus tápegységek Fieldbus tápegység = feszültség forrás + kondícionáló Kondícionáló nélküli tápegység (egyszerű) nem használható, mert a kommunikációt nem teszi lehetővé (szuperpozíció)! Fieldbus felé

21 Fieldbus terminátor Lezáró tag alkalmazása A Foundation Fieldbus-on általában a vezeték legtávolabbi végein kell elhelyezni két (és csak két) darab terminátort. A terminátor csökkenti a torzításokat valamint a jelveszteséget. Ilyen modulokat készen is lehet vásárolni kiöntött, illetve sínre szerelhető kivitelben is.

22 Elosztódobozok Junction Box A technológián meglévő elosztódobozok, sorkapcsok sínek felhasználhatóak! átkötés Fieldbus vezetékek átkötés

23 Elosztódobozok-2 Speciális eszközök Elosztó doboz Gerinc Lezáró v. gerinc folytatás Üresen hagyott (lezáratlan) ágak Leágazások (spur-ok) az eszközök felé Földelő csavar A Foundation Fieldbus igényeit figyelembe véve tervezett és kivitelezett passzív elosztódoboz. egyszerű csatlakozás műgyantával kiöntött, nedvesség és rázkódás álló!

24 Elosztódobozok-3 Speciális eszközök Trunk Trunk Spur A Foundation Fieldbus igényeit figyelembe véve tervezett és kivitelezett passzív elosztódoboz. egyszerű csatlakozás

25 Csatlakozók és kábelek (H1) Kétféle csatlakozó: Kétféle minifast kiosztás: Eurofast Minifast (amerikai) 1. Kék (V-) (európai) 2. Barna (V+) 3. Csupasz (árnyékolás) 4. Zöld/sárga (föld) Kétféle kábel a Turck cégtől: Beltéri type 491 ( C) Kültéri type 490 ( C)

26 Csatlakozók és kábelek (H1)-2 Típus Megnevezés Méret Fajlagos ellenállás Csillapítás Max. hossz A Árnyékolt, csavart érpár (STP- Shielded Twisted Pair) 18 AWG 0.8 mm2 22 Ohm/km 3 db/km 6232 ft 1900 m B Több érpáros, csavart, árnyékolt (MTPS Multi Twisted Pair with Shield) 22 AWG 0.32 mm2 56 Ohm/km 5 db/km 3936 ft 1200 m C Több érpáros, csavart, (MTP Multi Twisted Pair) 26 AWG 0.13 mm2 132 Ohm/km 8 db/km 1312 ft 400 m D Sodrott, csavarás nélküli, árnyékolt 16 AWG 1.25 mm2 20 Ohm/km 8 db/km 656 ft 200 m

27 Jelismétlők és egyéb eszközök Teszterek Hogyan kereshetünk hibát? Fieldbus Technician a szegmens bármelyik pontjára csatlakoztatható diagnosztika, konfigurálás, kalibrálás egy eszközben PCMCIA kártya Relcom teszter feszültség és zaj mérés kommunikációs hiba jelzése DeltaV Diagnostic melyik elem hibás statisztika

28 Busz vezetékelés Földelés, árnyékolás A Fieldbus kábel árnyékolását csak a kábel egyik végén szabad bekötni! A spur vezetékek árnyékolását rá kell kötni a trunk vezeték árnyékolására, a trunk vezeték árnyékolását pedig egy helyen, általában a műszerszobában kell a földre kötni. Az árnyékolást az eszközöknél nem kell bekötni. A Fieldbus kábel erei nem érintkezhetnek a földdel, mert akkor a kommunikáció lehetetlenné válik!

29 Busz vezetékelés Polaritás A Filedbus jelek polarizáltak, illetve a tápfeszültségre szuperponáltak. A tápfeszültség szintén polarizált. Így a Fieldbus eszközöket polaritáshelyesen kell a buszra csatlakoztatni! A helytelen polaritással csatlakoztatott eszköz kommunikációra képtelen lesz! Léteznek olyan eszközök, amelyek automatikusan detektáljak a polaritást, így érzéketlenek a bekötésre, ezeknél az eszközöknél nincs jelölve a polaritás. T + + ( ) (+) ( ) (+) nem polaritásérzékeny polaritásérzékeny

30 Adatkapcsolati réteg(data Link Layer-DLL) IEC 61158/ISA S50 DLL két alréteget tartalmaz: Fieldbus Media Access Control (FMAC) - alsó rész Fieldbus Data Link Control (FDLC) - felső rész Logikai Adatkapcsolati LLC Polling FMAC Fizikai H1 jel csavart érpár a közeg hozzáférés a token passing és a pollozás ötvözete Client/Server egy elem lehet Client állomás vagy Server állomás Client kér, Server válaszol Client szerepet a token megkapásával veszi fel az elem minden elem saját címmel rendelkezik a tokenben (DA -Destination Address and a SA- Source Address) FDLC Kétféle üzenettípus: ütemezett (Scheduled) nem ütemezett (Unscheduled) HSE jel STP adatátvitel az elemek között (a szabályozási stratégia része), például folyamat változó (legmagasabb prioritás) adatátvitel az elemek és az operátor interfész között, pl. konfiguráció és diagnosztika

31 Alkalmazói réteg Fieldbus Message Specification - FMS FMS Fieldbus Message Specification (FMS) szolgáltatáson keresztül a felhasználó üzenetet küldhet a buszon lévő bármelyik elemnek, szabványos formátumban. FMS leírja: kommunikációs szolgáltatásokat, üzenet formátumokat, A Felhasználói alkalmazások üzeneteit. FMS kommunikációs szolgáltatások Context Management Services Pl. Status -az elem állapot beolvasása Identify - a gyártó, a típus, a változat leírása Object Dictionary Services Object Description (OD) hozzáfárés és megváltoztatás Variable Access Services Read és Write művelet Information report Define és Delete Variable List Event Services Upload - Download Services Program Invocation Services Riport és esemény menedzsment Domain upload /download Pl. Start, Reset, Stop

32 Alkalmazói réteg Fieldbus Access Sublayer - FAS FAS A FAS ütemezett és nem ütemezett szolgáltatásai, amelyek a DDL-en közlekednek: Fieldbus Message Specification (FMS). A FAS szolgáltatásait a Virtual communication Relationships (VCR) írja le. Mi az a VCR? Mint a gyorstárcsázás - A telefonálás módjai: normál, konferencia, stb. VCR típusok Client/server Setpoint változtatás Mode változtatás Tuning változtatás Upload/download Alarm kezelés Display kezelés Távdiagnosztika Report distribution Alarm jelek küldése az operátori megjelenítőre. Trend naplók küldése az archiváláshoz. Publisher/subscriber PV jel küldése a PID blokkhoz és az operátor konzolra

33 Felhasználói réteg Blokkok A Fieldbus Foundation definiálta a felhasználói rétegen (User Application) a blokkokat Blokkok Az eszköz jellemzőinek leírása: elemnév, gyártó, sorozatszám Csak egy Resource Block Resource Block Transducer Block Function Block Több Transducer Block lehetséges egy eszközben!

34 Funkció blokkok Szabványos Az FF-891 Funkció blokkok (alap) Analog Input Analog Output Bias Control Selector Discrete Input Discrete Output Manual Loader P/D PID Ratio AI AO B CS DI DO ML PD PID RA FF-892 (advanced) további 19 szabványos blokkot definiál FF-893, FF-894 további blokkok Funkció blokkok AI-PID-AO, ahol AItávadóban, PID és AO- szelepben Field-value (%) Alarm Szűrő PV skálázás Linearizálás Kimeneti jel skálázása

35 Funkció blokkok Megjelenítése

36 Kapcsolat az érzékelővel Funkció blokkok Analóg input! Fieldbus felé

37 Funkció blokkok Analóg output Fieldbus felé Kapcsolat a beavatkozóval!

38 Funkció blokkok PID blokk Nincs egyenes kapcsolata sem szenzorral, sem beavatkozóval! Az összes csatlakozója csak a Fieldbus felöl érhető el!

39 Csatornák Példa: 848T nyolc csatornás hőmérséklet távadó Az AI blokkban be kell állítani a Channel változót, úgy hogy az megfelelő érzékelőre, illetve képzett jelre mutasson!

40 Távadó (Transducer) blokkok Objektumok A funkció blokkok és az eszköz I/O egységei csatlakoznak egymáshoz e.g.: analóg bemenet - távadó blokk (nyomástávadó) Gyári és felhasználói beállítások Mérnöki egység Trimmerelés Nyomás Érzékelő Hőmérséklet Objektumok Link Trend Alert View kapcsolat a FB bemenetek és kimenetek között (távoli elemek között is!) a host és egyéb eszközök trendjeire a busz események és vészjelek naplózására négy blokkot definiál: Operation Dynamic; Operation Static; All dynamic; Other Static

41 A fizikai blokk-resource Block Fizikai blokk Csak egyetlen lehet egy eszközben. Ez felelős a működés felügyeletéért (pl. öndiagnosztika). Ez tartalmazza az eleminformációkat, úgymint gyártási szám, anyag, stb. A fizikai blokk nem láncolható a funkció blokkokkal. A fizikai blokk tartalmazhat olyan globális paramétereket, amelyeket a bármelyik blokkban lehet az elemen belül felhasználni. о Például linearizáláshoz beállítási paraméterek о Különleges adatok megadása a gyártó részéről. о A gyártó ezen a blokkon keresztül ad meg paramétereket

42 Konfiguráció Vezérlési stratégiák PID algoritmus a hoszton Minden funkció blokk a hoszt rendszeren fut AI Hoszt számítógép PID AO Terepi eszközök Function block in the host and in the transmitters PID AO Kevert stratégiák AI PID Hoszt számítógép Hoszt számítógép Terepi eszközök AI PID Terepi eszközök PID AO Távadó Szelep Szabályozás a terepen Hoszt számítógép Minden funkcióblokk a távadókban fut AI Távadó PID Szelep AO Terepi eszközök

43 Konfiguráció Példa alkalmazás reaktor Bemeneti gőz Bemeneti hűtővíz Hőmérő AO 1 AI PID SPLIT AO 2

44 Elem leírás Device Description A Device Description technológiai használata Virtual Field Device mint egy printer driver DD leíró nyelve: Device Description Language (DDL) CD ROM-on áll rendelkezésre Az interoperábilitás egyik alapja Device Description

45 Elem leírás FDT - Field Device Tool DTM Device Type Manager FDT = Univerzális konfigurációs megoldás terepi buszokhoz Kompatibilis: Profibus Foundation Fieldbus HART Önmagában az FDT még nem ismeri az eszközöket, az csak egy keretprogram. Szüksége van még egy DTM-re, amelyet az eszköz gyártójának kell szolgáltatnia. A DTM egy adat halmaz, nem program. Az FDT és DTM páros segítségével központosítani lehet az eszközök konfigurálását, adatainak tárolását, dokumentálását.

46 Rendszer konfigurálás A konfiguráció két fázisban megy végbe: Rendszer tervezés Mint hagyományosan, minden elemnek van egy tervjele a buszon és ennek lesz egy címe is. Elem konfigurálás Távadó Szelep AI OUT IN PID OUT IN AO OUT

47 Funkció blokkok Ütemezés Ütemezett kommunikáció ideje AI blokk végrehajtási ideje AI elküldi a kimenetét a buszon a PID-nek a buszon Nem ütemezett kommunikációra fenntartott idő Bus idő Funktion Blokkok AI PID AO Makrociklus AI vagy szelep ALARM jelzést küld a HMI-ra

48 LAS A LAS és az elemtípusok LAS - Ütemező egység (Link Active Scheduler): determinisztikus, központosított busz elosztó busz elosztás - főnök (vagy titkárnő?) LAS kommunikáció Ütemezett Nem ütemezett Elemtípusok (háromfajta van definiálva a DLL-ben) Alapelem - nem rendelkezik LAS képességgel Link Master - LAS feladatot képes ellátni Híd - a független szegmensek közötti kapcsolat biztosítására

49 LAS kommunikáció Ütemezett kommunikáció LAS a b c CD - kényszerített adat (Compel Data) Üzenet Fieldbus Data a Data a Data a Kiadó - Publisher Előfizető -Subscriber Előfizető -Subscriber LAS Az összes elem ciklikus lekérdezésére szolgáló adatátviteli időt tartalmazó listával rendelkezik. Amikor az adott elemre kerül a sor (időben), a LAS kiad egy Compel Data (CD) üzenetet az elemnek. Publisher - amelyik az összes buszon lévő elem számára ad broadcast üzenetet Subscriber - a buszon lévő bármelyik elem, amelyik veszi az üzenetet Ütemezett adatátvitel - szabályozás, ciklikus átvitel a szabályozási hurokhoz

50 LAS kommunikáció Nem ütemezett kommunikáció LAS Live List x y z PT(x) - Pass Token Fieldbus Üzenet Data Data Elem x Minden elem számára biztosított az üzenetküldés lehetősége, az ütemezett kommunikációk között. Az élő lista folyamatos karbantartásához is szükség van a Pass Token (PT) üzenetre. Üzenet küldhető egy célhelyre (állomásra) vagy több állomásra (multicast)

51 LAS működés-1 CD Schedule - A LAS által kiadott legmagasabb prioritású művelet LAS küld egy CD üzenetet a meghatározott adat pufferbe (a Fieldbus elemben) Az elem azonnal kiadja a puffer tartalmát egy Broadcast üzenetben a buszon lévő összes elemnek Live List Maintenance Az összes elem listája, Live List (LL) Probe Node LAS periodikusan küldi a Probe Node (PN) üzenetet (címmel) az LL-ben nem szereplő eszközöknek, Az elemek veszik a jelet és küldenek egy választ - ha van válasz, akkor a LAS beteszi az élő listába Amikor az elem bekerül vagy kikerül az LL-be (-ből), a LAS egy broadcast üzenetet küld, így minden elem értesül a lista változásáról Pass Token ha egy, az LL-ben szereplő eszköz a PT üzenetre háromszor egymás után nem válaszol, vagy azt azonnal visszaadja akkor a LAS kiveszi az állomást az LL-ből

52 LAS működés-2 Data Link Time Synchronisation A LAS által periodikusan küldött broadcast -időszinkronizációs üzenet a Time Distribution (TD) Token Passing Amikor a LAS-nak nincs más dolga akkor küld egy Pass Token (PT) üzenetet a soron következő elemnek (így az elem küldhet nem ütemezett üzeneteket) A tokennek van érvényességi ideje, egy állomás maximum eddig birtokolhatja a tokent. LAS Redundancy Ha a LAS megadja magát, egy másik Link Master LAS veszi át ezt a feladatot.

53 Címzés Eszköz cím, speciális cím A Foundation Fieldbus rendszeren minden eszköznek egyedi címmel kell rendelkeznie. Az eszközökön nincs kapcsoló, jumper, sem más különleges módon elérhető cím állítási lehetőség! Eszköz cím csak a Foundation Fieldbus-on keresztül állítható! A cím egy 0 és 255 között lévő szám. Mi történik a még nem konfigurált eszközökkel? Létezik egy speciális címtartomány, amit a konfigurálatlan eszközök használnak ( átmeneti címtartomány, négy ilyen cím van ). Ha két eszköz azonos címet akar használni, akkor a gyorsabb nyer, az használhatja. A vesztes(ek) pedig a következő átmeneti címet használja(k). Ha elfogyott az átmeneti cím, akkor az eszköz addig nem lesz látható, amíg egy átmeneti cím fel nem szabadul! A működési címtartomány: A 0 15 közötti címek csoportos címzésre használtak, a Data Link Layer használja.

54 Redundancia az irányítástechnikai rendszerekben Áttekintés Általános leírás Párhuzamos duplikálás Tartalékegységes működtetés Hárommodulos redundancia Redundancia követelmények és jellemzők FF rendszerben - megvalósítás Tápegység redundancia - Kontroller tápegység - FF tápegység Kontroller redundancia H1 kártya redundancia Vezeték redundancia Távadó redundancia Szelep redundancia Link Master és LAS redundancia Kaszkád hurok redundancia

55 Redundancia Párhuzamos duplikálás bemenet 1. rendszer 2. rendszer Összehasonlító egység kimenet a hardver legfontosabb egységei megkettőzve mindegyik egység önállóan képes elvégezni a feladatot külön egység gondoskodik a két modul eredményeinek egyeztetéséről a hibát ugyan érzékeli, de nem avatkozik be hatékonyan

56 Redundancia Tartalékegységes működés Hibadetektáló egység bemenet Működő rendszer Tartalék rendszer Átkapcsoló egység kimenet egyik egység a kijelölt, működő, a másik csak tartalék a tartalék egység általában meleg tartalék, tehát állandóan bekapcsolt állapotban van a hibadetektor meg tudja állapítani, hogy melyik egység hibásodott meg az átkapcsoló egység hatékonyan beavatkozik

57 Redundancia Hárommodulos redundancia - Triple Module Redundancy (TMR) 1. rendszer bemenet 2. rendszer Szavazó egység kimenet 3. rendszer nagy hibatűrés egy meghibásodott egység azonnal kiszűrhető - megnyugtató megoldás két vagy több modul meghibásodása a rendszer veszélyeztetett állapotát jelzi, életbe lép egy leállítási procedúra, vagy tartalékegység lép be

58 Redundancia FF rendszerekben Távadó redundancia Xtrm-1 AI Xtrm-2 AI OUT OUT IN_1 IN_2 ISEL OUT Xtrm-3 AI OUT IN_3 legegyszerűbb, de legdrágább megoldás ISEL - Input Selector: kiválasztó elem a kiválasztó elem konfigurálásával egyaránt megvalósítható a párhuzamos, vagy a TMR struktúra

59 Redundancia FF rendszerekben Kontroller redundancia megvalósítása átkapcsolóval Xtrm HOST PID AI 1 OUT Xtrm AI 2 OUT RSwitch Valve AO Field PID A host rendszerben történő meghibásodás esetén a kontroller feladatokat a terepi PID szabályozó látja el. A rendszerben az átkapcsolást úgy kell biztosítani, hogy közben ne álljon le a működtetés.

60 Redundancia Kontroller, tápegység és H1 kártya redundancia redundáns tápegység redundáns kontroller redundáns H1 interfész

61 Redundancia DC és Fieldbus tápegység redundancia duplikált DC tápegység redundáns fieldbus tápegység