Table of Contents
فهم بروفيروسات الاتصالات الصناعية
وفي عالم التشغيل الآلي الصناعي، تشكل قدرة الأجهزة والمتحكمين والمجسات على تبادل البيانات بصورة موثوقة أساس الكفاءة التشغيلية.() وقد كان البروفات، القصيرة بالنسبة للحافلات الميدانية للعمليات، واحدا من أكثر البروتوكولات الميدانية المعتمدة على نطاق واسع في بيئات التصنيع واللوجستيات، وقد تم تطويره أصلا في ألمانيا في أواخر الثمانينات بواسطة اتحاد شركات تشمل سيمونز، وكان نظام بروفيبس في وقت لاحق في إطار الهدف الحقيقي للتداول في إطار الدورة 6178.
وهناك متغيران رئيسيان من الملامح: الملامح DP (المواجيز ذات الطابع اللامركزي)، وهي أفضل وسيلة للاتصال السريع مع الأجهزة النائية والمركبات، والرسوم البيانية PPO (Process Automation)، التي تصمم للاتصال الآمن في بيئات خطرة مثل النباتات الكيميائية، وفي نظم المستودعات والسوقيات، فإن الأرقام DP هي الخيار الأكثر شيوعا من حيث سرعة تشغيلها.
وتنشأ قوة نظام " بروبيوس " عن طريقة الوصول إلى المسافات المكشوفة وعن هيكل العبيد الرئيسي، وفي شبكة نموذجية للملامح، يتحكم جهاز أو أكثر من الأجهزة الرئيسية (عادة ما تكون شركات PLCs) في جدول الاتصالات، بينما لا تستجيب أجهزة العبيد (أجهزة الاستشعار والمحاضرات والمحركات) إلا عند الاقتراع، وهذا السلوك المحدد يكفل حدوث نقلات الحرجة للبيانات في غضون نوافذ زمنية يمكن التنبؤ بها، وهو أمر أساسي في مجال الضبط الفعلي للمناولة.
الدور الحاسم للبراهين في التألق في المخازن
والمستودعات الآلية هي نظم إيكولوجية معقدة حيث يجب أن تعمل نظم النقل والمركبات الآلية المصحوبة بأجهزة الاستلام والفرز الآلي، وأجهزة التخزين والاسترجاع في تنسيق ضيق، وتوفر البروبوس العمود الفقري الذي يربط بين هذه العناصر المتفككة ونظام مستجيب، وبدون حافلات ميدانية موثوقة مثل تركيب البرابس، يتطلب كل جهاز زيادة المرونة في نظام مراقبة الكابلات من نقطة إلى أخرى.
ومن أهم مزايا بروبس في التشغيل الآلي للمستودعات دعمه لتبادل البيانات الدورية والتقلبات الدورية، ويستخدم نقل البيانات السيكلية في الإشارات الحساسة من حيث التوقيت، مثل أوامر بدء السيارات/التوقف، والتغذية المرتدة من المجهزين، وتحديثات حالة الاستشعار، ويستخدم نقل البيانات الدورية، على النقيض، معالجة التذبذب، والتشكيل، والمعلومات التشخيصية التي لا تتطلب سرعة هندسية.
الجانب المهم هو قدرة (برابس) على العمل على مسافات طويلة، مع التكتل المعياري لـ (آر إس 485) يمكن أن تمتد أجزاء (بروبس) إلى 200 1 متر بدون أجهزة إعادة إرسال، واستخدام وسائل الألياف البصرية، يمكن للمسافات أن تصل إلى عدة كيلومترات، وهذا يجعل البروفسور مناسبة لمراكز التوزيع الكبيرة حيث يمكن أن تكون خزانات التحكم بعيدة عن الأجهزة الميدانية التي ترصدها.
إدماج بروفيروس مع نظم المحاماة والتصنيع
ويمكن للأحزمة المشابهة ونظم الفرز أن تكون شرايا لأي مستودع آلي، ويمكن للرسومات أن تتيح التنسيق الدقيق للسيارات، والصور، والمحولات، وأجهزة المسح الشائكي على طول خط النقل، ويمكن تجهيز كل منطقة على متن موصل بجهاز مراقبة السيارات المتوافق مع المواصفات أو أي مجموعة من الأجهزة البعيدة التي تتواصل مباشرة مع أجهزة الفرز المركزي للمركبات.
المصانع مثل (سي دبليو أوردريف) و(لينزي) و(سيمنز) تعرض نظماً للحركة يمكن تصميمها لمراقبة السرعة والحد من الضغط والوضع، ويمكن لهذه المركبات الإبلاغ عن بيانات تشخيصية مثل درجة حرارة السيارات، والسحب الحالي، واعادة ساعات العمل إلى نظام إدارة المستودعات لتحديد مواعيد الصيانة المتوقعة.
المركبات الآلية المصحوبة بالرسوم
وتزداد شيوع المركبات الآلية المصحوبة بمرشدين في المستودعات الحديثة لنقل البضائع بين مناطق الاستلام والتخزين والشحن، وتعتمد المركبات على الاتصال المستمر بنظام مركزي لإدارة حركة المرور لتلقي أوامر الملاحة، وتحديثات مواقع الإبلاغ، وتفادي الاصطدامات، وتستخدم هذه المركبات وسيلة موثوقة لتدفق البيانات ذات الاتجاهين، وتجهز شركات تصنيع متعددة الوسائط مركباتها بوصلات بينية متداخلة تربطها بأوجه التحكم في المركبات أو بأماكن الإيداعبةها.
وفي المرافق التي تعمل فيها أجهزة التصوير المغنطيسية إلى جانب عمليات الرفع الشوكية المأهولة وحركة المشاة، تشكل السلامة شاغلاً بالغ الأهمية، حيث أن البراموس يدعم الاتصالات الآمنة عن طريق ملف برنامج " بروفيافيس " ، الذي يضيف طبقة إضافية من التحقق من سلامة الإشارات المتصلة بالسلامة، ويستخدم نظام بروفيزايف، وإشارات وقف الطوارئ، ووضع ستار خفيف، وبيانات الرصد السريع يمكن نقلها على نفس كابل البروفوس المتطور بيانات السلامة.
نظم التقاط الصور الآلية وتعبئة النفايات
وقد أصبحت الأسلحة الآلية لاختيار الحالات، وقطعها، وتصفيقها، مائلة في مراكز توزيع عالية النواتج، وتحتاج هذه الروبوتات إلى تنسيق دقيق مع معدات المجرى الأمامي والخلفي، وتتيح إمكانية الاتصال السلس بين أجهزة التحكم الآلي والهياكل الأساسية المحيطة بالتشغيل الآلي، مثلا عندما يكمل ذراع آلي دورة التقاط، يمكن أن ترسل إشارة إنجاز على نطاق بروبيوس لتفعيل مجموعة التعبئة التالية،
ويقوم المصنعون الآليون مثل فونوك، وكيوكا، وآبي، وياسكاوا بتوفير وحدات وصل بينية للمهندسين تتيح لأجهزة التحكم فيها أن تعمل إما كسيد أو عبد على شبكة البروفات، وهذه المرونة تتيح اتباع نهج معمارية مختلفة، وفي هيكل مركزي، تقوم هيئة واحدة تابعة لمراكز تنسيق الأعمال الحرة بمراقبة الروبوتات وجميع الأجهزة المحيطة بها، وفي نهج لا مركزي، يعمل كل قطاع من أجهزة التحكم الآلي كجهاز أعلى من أجهزة التحكم في الحملات المتحركة في المتحركة.
اعتبارات التنفيذ المتعلقة بالنظم اللوجستية
ويتطلب نشر الصور في مستودع أو في بيئة لوجستية تخطيطا دقيقا لتحقيق الأداء الأمثل والموثوقية، فالطبقة المادية هي الأساس: فاختيار الكبلات الصحيحة، وإنهاءها، والبرياء أمر حاسم، ويستخدم المساحات كابل محمول (من النوع ألف أو النوع باء) مع امتصاص خاص يبلغ 150 أوما، ويجب إنهاء كل جزء بمقاومة في كلا النهايتين لمنع حدوث انعكاسات الإشارات.
ومن منظور تصميم الشبكة، يجب على المهندسين أن يقرروا طب طبوغرافيا الحافلات المناسبة، فالحافلة التي لا توجد فيها مواسير هي أكثر التشكيلات موثوقية بالنسبة للبراسيم، ولكن في الممارسة العملية، تستخدم خطوطا قصيرة (أقل من 6.5 متر في 12 مترا مربعا/ميغابايا) لربط الأجهزة في أماكن ضيقة، كما أن استخدام مراكز الترجمة النشطة أو الأزواج يمكن أن يساعد في إدارة تعقيد الشبكة.
أفضل الممارسات في مجال التصدي والتسويق
ويجب أن يُخصص لكل جهاز من أجهزة البراموس على شبكة عنوان محطة فريدة يتراوح بين صفر و 126، ويُحتفظ عادة بالعنوان الرئيسي للجنة القانون الخاص، حيث يُحتل العبيد عناوين من 1 إلى 125، ويُحتفظ بالعنوان 126 من أجل استخدام أدوات الرصد والتشخيص، ويمنع التصدّي السليم الاضطرابات ويُحدّد عادة ما يتمّد التخدير باستخدام أدوات هندسة الصناعية مثل بوابة سيمنز أو مجموعة أدوات تبادل البيانات من نوع G-D-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-V-S-S-S-S-S-S-S-V-T
ومن بين المجازر المشتركة في منشآت بروبس المستودعات عدم كفاية الاهتمام باختيار سعر السود، إذ أن ارتفاع معدلات العصيان (مثل 12 مبتدئاً/ميغاً) يتيح سرعة إنتاج البيانات، ولكنه يقلل من طول الكابلات القصوى ويزيد من قابلية التأثر بالتدخل الكهرومغناطيسي (EMI)، وفي بيئات دقيقة للتوتر الكهربائي مثل تلك التي تقارب الترددات المتغيرة (VFDs) أو معدات الرش، معدل سلوك أقل من الجرعة (e.g).
التشخيص، التشويش، الصيانة
وتخضع شبكات الصور في المرافق اللوجستية للارتداء والدموع من الاهتزاز، وارتفاع درجة الحرارة، والضرر المادي للكابلات، ولا بد من وضع استراتيجية تشخيص قوية للتقليل من وقت التعطل، وتدعم البراموس تشخيص الأخطاء على مستوى المراسم، بما في ذلك الكشف عن الفشل في المحطة، وأجهزة الإنذار بالتوقيت الزمني للبيانات، وأجهزة الخطأ في أخطاء لجنة حقوق الطفل ومستودعات الإطارات، ويمكن للعديد من هذه اللجان أن تولد إنذارات عندما تنفجر خطاً أو عندما يُت خطاً هاتفياً هاتفياً.
وتوجد أدوات صيانة استباقية لرصد صحة الشبكة، فعلى سبيل المثال، يمكن لشاشات الحافلات مثل برونسيتك بروفيهوب أو سلسلة نيتبروفر أن تتعقب نوعية الإشارة، ومستويات الضوضاء، وأنماط حركة المرور بالحافلات بمرور الوقت، وتسمح هذه الأدوات لمهندسي المرافق بتحديد الكابلات المتدهورة، أو حالات الاختراق، أو حالات الإنهاء الهامشي قبل أن تسبب توقفاً كاملاً للحافلات.
المزايا المقارنة للرسوم في السوقيات
وفي حين أن البروتوكولات الجديدة القائمة على شبكة Ethernet، مثل بروفينت، وEtherNet/IP، وEtherCAT، تكتسبان انتصابات في التشغيل الآلي الصناعي، فإن بروفيروس لا يزال خياراً مقنعاً للعديد من طلبات المستودعات لعدة أسباب، أولاً، القاعدة المركبة ضخمة؛ وهناك ملايين من قطع البروفات في العمل على الصعيد العالمي، أما بالنسبة للمرافق التي توجد بها هياكل أساسية قائمة في مجال البروبوتس، فإن رفع مستوى بروتوكول جديد لا يوفر في كثير من الأحيان تكاليف كافية لتحديد النطاقات.
ثالثاً، لدى (بروبس) نظام إيكولوجي غني من الأجهزة المؤهلة والخبرة التقنية المهندسين والتقنيين المدربين على البروفوس متاحين على نطاق واسع، ودرجة نضج البروتوكول تعني أن قواعد التصميم، وأدلة التشويش، ودراسات الحالات وفرة، وعندما تقارن ببدائل الحقل مثل جهاز التليفزيون أو جهاز موديبس يقدم بروفيبس معدلات بيانات أعلى (12 Mbit/s vs 500 k.
Profibus and the Road to Industry 4.0
ويتزايد ازدياد ازدهار صناعة السوقيات، وهي المبادئ ٤-٠: التوأم الرقمي، والظهور في الوقت الحقيقي، والتحليلات التنبؤية، وصنع القرار بصورة مستقلة، ولا يمكن ترك المسبارات وراءها، بل يجري إدماجها في هيكل أوسع نطاقا )الإنترنت الصناعي للأشياء( ومن خلال بروتوكولات مثل نظام تبادل البيانات عن المحتوية على نماذج متطورة، وشبكة MQTT، يمكن تجميع بيانات عن المستودعات التدفقات ذات سمية.
وقد عملت منظمة " بروفيبوس " الدولية (PBUS) بنشاط للحفاظ على أهمية البروتوكول، وكان إدخال نظام بروفيبس على شبكة " إثيرنيت " (Profinet) تطورا طبيعيا، ولكن لا يزال نظام بروبس نفسه مدعوما بمبادئ توجيهية محسنة فيما بين التشغيل ومعايير تشخيصية معززة، أما بالنسبة للمرافق اللوجستية التي ترغب في تحديث المعدات، فإن النهج المشترك هو إنشاء شبكة من أدوات الاتصال ذات القاعدة المزدوجة:
الاتجاهات والتطورات المستقبلية في مجال بروفيروس في السوقيات
وفي المستقبل، ستشكل عدة اتجاهات دور البروبوس في المستودعات والتشغيل الآلي للسوقيات، الأول هو استمرار التقارب بين تكنولوجيا المعلومات والتكنولوجيا التشغيلية، حيث أن نظم اللوجستيات أصبحت أكثر تحركا من البيانات، فإن إدماج البروفوس في البرامج السحابية والبرامجيات الرقمية التوأم ستعمق، فعلى سبيل المثال، يمكن توفير بيانات آنية من نظام النقل من خلال الوصلات والمجسمات التنبؤية للمنتجات.
ثانياً، الطلب على زيادة الناتج في مراكز إنجاز التجارة الإلكترونية يدفع حدود تكنولوجيا التشغيل الآلي الحالية، ومعدل البيانات في 12 ميلاً مربعاً، ولئن كان كافياً لمعظم التطبيقات الحالية، قد يصبح عقبة في نظم الفرز السريع في المستقبل، ولكن استخدام معدات التحكم في الألياف الضوئية في العديد من الحالات الميكانيكية لا يمكن أن يمتد إلى العمر المفيد لمنشآت تحديد سرعة البصمات.
ثالثا، أصبح أمن الفضاء الإلكتروني شاغلا متزايدا في التشغيل الآلي الصناعي، ولم يكن الغرض من هذا النظام، باعتباره حافلة ميدانية قديمة، هو التهديدات الأمنية الحديثة، غير أن تقسيم الشبكة واستخدام البوابات الآمنة يمكن أن يخففا من المخاطر، وعندما تكون أجزاء بروبس معزولة عن شبكة تكنولوجيا المعلومات التابعة للشركات ولا يمكن الوصول إليها إلا عن طريق الأنفاق الموثقة أو عن طريق جدران الحريق الصناعية، فإن سطح الهجوم يوصي بدرجة كبيرة بتوثيق أفضل الممارسات الأمنية.
وأخيراً، فإن ارتفاع الروبوتات المتنقلة والآليات المتنقلة المستقلة يُدخل متطلبات جديدة في مجال الاتصالات تحدّ من طبيعة البروفوس اللاسلكية، بينما تستخدم وحدات الوصل اللاسلكية اللاسلكية أو الـ 5 جي الخاصة في اتصالاتها الأولية، لا تزال بحاجة إلى التفاعل مع معدات التشغيل الثابتة في مراكز الرسو، ونقاط الشحن، ومناطق التسليم، ويمكن استخدام تأكيد البروفات في نقاط القوة الثابتة، مما يوفر وصلة أمان ثابتة.
خاتمة
وقد ثبت أن بروبس هو بمثابة بروتوكول اتصال موثوق ومرن وفعال من حيث التكلفة لنظم المستودعات والسوقيات الآلية على مدى ثلاثة عقود من الاستخدام الصناعي، وأن أداءه المحدد وقدراته على الرصد الطويل والنظم الإيكولوجية للأجهزة الواسعة النطاق يجعله خيارا ممتازا لمراقبة النقل، وتنسيق الأشعة، والتكامل الآلي، وإدارة نظام الفرز، وفي حين أن البروتوكولات الحديثة القائمة على الشبكة الأوروبية آخذة في الظهور، فإن شركات التطور الصناعي لا تزال مدمجة في الهياكل الأساسية اللوجستية.
وبالنسبة للمهنيين العاملين في مجال اللوجستيات الذين يقيمون خيارات الاتصال بالتشغيل الآلي، ينبغي اعتبار البروفسور برومبوس بروتوكولاً متراثاً يُلغى تدريجياً، ولكن التكنولوجيا المثبتة التي يمكن أن تكون إما العمود الفقري الأولي أو كشبكة تكميلية في هيكل متعدد الجوانب، حيث أن تصميم الشبكات بشكل سليم، وعمليات التشخيص الاستباقية، والتكامل بين الأمن والوعي، يمكن أن تحقق الأداء العالي التوافر والحقيقي الذي تتطلبه المستودعات الحديثة.