شبكة العيون للتخطيط النباتات الصناعية الكبيرة

Understanding Profibus in Large-Scale Industrial Environments

والرسوم (العمليات الميدانية) هي معيار مفتوح ومحدد للمواقع الميدانية يعتمد على نطاق واسع في التصنيع والتشغيل الآلي للعمليات، ويصمم للربط بين أجهزة التحكم الموزعة والمجسات والمكتظات والقوارير، ويوفر تبادلاً للبيانات ذات السرعة العالية، ويضع عمليات قوية في أماكن صناعية قاسية، وفي محطات واسعة النطاق مثل المصافي الكيميائية، ومرافق توليد الطاقة، وخطوط تجميع السيارات، وأجهزة تجهيز الأغذية

Core Profibus Network Topologies for Large Plants

اختيار الطبقات الطبيعية الصحيحة هو أول قرار حاسم، يدعم البروفاتوس ثلاث تشكيلات رئيسية: خط (بوز) ونجمة وشجرة، منشآت أكبر كثيرا ما تستخدم مزيجا من هذه لأفضل ما يناسب جغرافية المصنع وتوزيع الأجهزة.

خط (البوس) علم الطبقات

إن الطبقات الطوبية هي أبسط وأهم الوسائل، وجميع الأجهزة مرتبطة بسلسلة من الدايزي على طول كابل وحيد خلفي مع أجهزة النمل في كلا النهايتين، وهذا الهيكل يتطلب الحد الأدنى من التكتل، ويمتد مباشرة بإضافة جزء من خلال إعادة التكرار، غير أن الكسر في أي مكان في السلك يمكن أن يخفض الجزء بأكمله، ولذلك فإن التدابير الزائدة كثيرا ما تكون مطلوبة للعمليات الحرجة.

ستار الطبقة العليا

وفي طبوغرافيا النجوم، يربط كل جهاز اتصالا مباشرا بمركز مركزي أو مفتاح (للبرافيبوس DP، أو جهاز إعادة إرسال أو مركز نشط) وهذا التصميم يخفف من حدة الاضطرابات لأن جهازا واحدا فاشلا لا يؤثر على الآخرين، غير أن المركز المركزي يصبح نقطة فشل واحدة، وقد تكون مسافات التموين محدودة، وتكون التضاريس نجمة مفيدة عندما تكون الأجهزة مجمّعة في خزانات التحكم أو صناديق التقاطع المحلية.

علم الأحياء

ويجمع علم الأحياء الشجرية بين عناصر تصميمات الحافلات والنجمات، ويُستثنى من ذلك فرعاً متعدد الخطوط من العمود الفقري الرئيسي، وكثيراً ما يستخدم أجهزة إعادة الإرسال كمراكز فرعية، وهذا الهيكل مثالي لمصانع كبيرة ذات مناطق موزعة، مثل قاعات الإنتاج المنفصلة أو مزارع الصهاريج الخارجية، كما أن التوفيق بين الاختراق وتجدد الإشارات في كل فرع أمران أساسيان للحفاظ على سلامة البيانات.

التهاب مختلطة

وتتطلب معظم النباتات الكبيرة نهجا هجينا، ويستخدم مخطط نموذجي نموذجي العمود الفقري للألياف (العمل بين غرف التحكم والخزائن الميدانية النائية) مقترنا بقطع حافلة نحاسية داخل كل خزانة أو منطقة، ويزيد هذا النهج من مستوى الوصول إلى الحد الأقصى وحصانة الضوضاء مع السماح بالاتصالات بالأجهزة المرنة.

البارامترات التخطيطية الرئيسية لشبكات بروبس

وفيما عدا الطبقات الطبوغرافية، يجب أن يُحسب بعناية العديد من البارامترات الكهربائية والتوقيتية لضمان عدم وجود أخطاء في الاتصالات، وهذه البارامترات تتوقف على متغير البروفوس الذي تم اختياره (Profibus DP, PA, or FMS) وطول الكابلات.

الجزء Length وBud Rate

ويؤيّد الرسم البياني DP معدلات العصيان من 9.6 كيلوبت/كتار إلى 12 ميلاً مربعاً، ويقلّص طول الجزء الأقصى مع ارتفاع معدل القدّم، فعلى سبيل المثال، في 12 ميغابايت/متر، يُقتصر جزء نحاس على 100 متر؛ وفي 1.5 مبتد/قدار، يبلغ الحد الأقصى 200 متر؛ وفي 93.75 كيلو متر/متر، يمكن أن يصل إلى 1200 متر باستخدام أجهزة إعادة إرسال مسافات مُزروعة مُها إلى 100.

أنواع المركبات والدرع

ويورد الرسم البياني سلكاً محمولاً (النوع ألف) مع سمات تُعد 150 أوملاً، ويجب أن يُرسَل الدرع على أحد النهايات أو كليهما تبعاً لمخطط الأرض للتقليل إلى أدنى حد من التدخل الكهرومغناطيسي (EMI)، وفي البيئات المزعجة كهربائياً (المحركات القريبة أو الأقراص المُلَة أو معدات اللحام)، يستخدم الكابلات المصممة ذات الاصنة المُصَّة المزدوجة.

إنهاء الخدمة والتأجير

الإنهاء السليم غير قابل للتفاوض على إرسال إشارة موثوق بها كل نهاية الحافلة يجب أن يكون لديها مقاوم منتهي يطابق اختلالات الكابلات الشخصية (من حوالي 150 أوم أو 390 أوم/ 220 أوم أو شبكة منقوشات البرابس) ويجب أن يُطبق الإنهاء فقط عند النهايات المادية لخط الحافلة، وليس في أجهزة وسيطة

العدة النثرية وميزانية الطاقة

32 - وفي جزء واحد من مجموعة بروبس DP، يصل العدد الأقصى للمحطات (بما في ذلك الماجستير) إلى 126 محطة يمكن معالجتها عبر قطاعات متعددة، ويرسم كل جهاز كمية معينة من الحافلات (من الناحية التقليدية 10 إلى 30 ميغاواط) وتتسبب مقاومة السلك في انخفاض في حجم الكبل؛ وإذا كانت الأجهزة في نهاية المطاف تتلقى أقل من 4.75 V، فإنها قد تعطل.

أجهزة إعادة إرسال، وأجهزة نسخ، ومترجمون

وتعيد أجهزة إعادة الإرسال الإشارة وتتيح قطاعات إضافية، وتوسّع الشبكة بشكل فعال، كما أنها توفر عزلة غالوانية بين القطاعات، تحمي من الحلقات الأرضية. وتُكفل المواصفات DP/PA/ couplers (أو الأزواج) سدّ الفارقات السريعة والكهربائية بين أجزاء DP (RS-485) وP (MBP) عند دمجها في التصورات الضوئية، أو أجهزة تحويل الألياف الضوئية المستخدمة (مثلاً، مُحَة).

النظر في القضايا المسبقة المتعلقة بالمصانع الكبيرة

وفي المنشآت المعقدة، يجب معالجة عوامل إضافية لتحقيق توافر عال وأدائه على نحو يمكن التنبؤ به.

حالات التعافي

For[bret tolerate communication loss, redundancy is essential. Profibus supports several redundancy schemes:

• [FLT:]Redundal masters:[FLT:] Two masters (e.g., PLCs) monitor the same slaves, with one acting as primary and the other as supportive occur

  أفضل الممارسات البرية والدرعية

  (أ) [الدروع غير السليمة] سبب رئيسي لأخطاء الاتصال في شركة بروبس (Pabus communication) يتبع هذه المبادئ التوجيهية:

  • القيود البيئية والفيزيائية

    وكثيراً ما تعرض النباتات الصناعية الكابلات إلى درجات حرارة شديدة أو رطبة أو مواد كيميائية أو إهتزازات.() وينبغي أن تتفادى الكابلات المحتوية على درجات حرارة مناسبة (مثلاً - 40 إلى + 80 درجة مئوية في المناطق الخارجية أو الفرنية)() (بالنسبة للأشعة أو التعرض الكيميائي، استخدام سترات مسببة للهلوسة أو مقاومة للنفط.()

    استراتيجيات التوزيع الشبكي

    وتستفيد النباتات الكبيرة من تقسيم الشبكة إلى قطاعات أصغر حجماً يمكن إدارتها، وتعزل الأخطاء، وتحسن سرعة التشخيص، وتسمح باختلاف معدلات العصيان أو متغيرات المراسم في مناطق منفصلة.

    استخدام أجهزة الترميم للعزل

    ويعمل جهاز الترميم كمضخمات وموجات، ويمكن استخدامه لتقسيم مصنع على مساحة (مثل المبنى 1، المبنى 2) أو حسب الوظيفة (مثل خط التغليف، وقسم الخلط) ويزود كل جهاز إعادة إرسال بعزلة غالفانية، ويزيل الحلقات الأرضية بين الأقسام، وهذا أمر مهم بصفة خاصة في النباتات التي لديها نظم أرضية منفصلة (مثلاً، المباني المتعددة التي بها شبكات أرضية خاصة بها).

    Integrating Profibus PA for Process Automation

    وفي المصانع الكيميائية والصيدلانية، كثيرا ما تستخدم شركة بروبس باه في الأدوات الميدانية (المتنقلات والصمامات) في المناطق الخطرة، وتعمل السلطة الفلسطينية في 31.25 كيلوبت/كبت، وتستخدم مخططا ثنائي الفينيل متعدد البروم (مانشيستر باور) يحمل كلا من البيانات والطاقة، كما أن خطة لشركات تربط بين العمود الفقري (الطول العالي، غير المأمون) وبين أجزاء من الميزانية الأساسية يبلغ عددها 32.

    Fiber Optic Backbone for Long Distances

    وبالنسبة للمرافق التي تتجاوز المسافات عدة كيلومترات، فإن الكابلات الضوئية الألياف مثالية، فهي توفر حصانة كاملة لمؤسسة EMI، وتدعم المسافات الأطول (حتى 20 كيلومتراً مع ألياف وحيدة)، وتتيح معدلات عالية للبيانات، وتستخدم المحولات الآلية ذات الفائدة العالية من خلال أجهزة تحويل ذات فتحات من طراز DP-to-fiberferenceers (repeaters) في كل نهاية، كما أن خطة حلقات الألياف المحررة الزائدة تستخدم مفاتيح وصلات من أجل أقصى توافر.

    أدوات التخطيط والوثائق

    وتكتسي وثائق الصدر أهمية حيوية في التكليف والصيانة في المستقبل، ويستخدم المخططون المهنيون برامجيات متخصصة أو صحائف منافذ نموذجية للشبكة.

    حافلة لينجث وحساب التوقيت

    (ب) حساب التأخير الفعلي في عملية المرحلتين ذهابا وإيابا لكل جزء من القطاعات؛ ويستخدم الموجز DP آلية للتجاوزات؛ ومجموع التأخير في نشر الأجهزة، ومواعيد الرد عليها، وفترات الحراسة يجب أن تكون في غضون فترة دورة الحافلات؛ ويمكن أن تساعد أدوات مثل محرري البروبوس (السياح) أو حاسبة حافلات طرف ثالث.

    العنوان

    ويجب أن يكون لكل عبد عنوان فريد )٠-١٢٦( أن يخطط مخططا يتناول الأجهزة حسب المنطقة أو الوظيفة )مثلا، ١-٢٠ بالنسبة للفرع ألف، ٢١-٤٠ بالنسبة للفرع باء(.

    المحاكاة ومعالجات ما قبل الدورة

    قبل التكليف، حفز الشبكة بأجهزة افتراضية أو جهاز اختبار، واستخدام محلل للرسوم (مثل بروتي تراس أو مرصد الحافلات) للتحقق من جودة الإشارة، والجليس، ومعدلات الخطأ، وتبسيط عملية تحميل أسوأ الحالات (العدد الأقصى من الأجهزة وبطء الدورة) لضمان هوامش التوقيت، وهذه الخطوة قيمة بوجه خاص بالنسبة للشبكات الكبيرة التي تكون فيها الاضطرابات في الموقع باهظة الثمن.

    اعتبارات الصيانة والتشويش

    كما يجب أن تكون هناك شبكة مصممة تصميما جيدا يسهل الحفاظ عليها، وأن تدمج خصائص تدعم سرعة تحديد الموقع والتصليح.

    التشخيص والرصد

    ويقدم كبار الشخصيات الحديثة والمكررون بيانات تشخيصية عن طريق الحافلة (الخدمات الدورية والدوائر الدورية) ويستخدمونها لرصد حافلات الحافلات، ومواجهات الأخطاء، ووضع العبيد، وينشر العديد من النباتات أدوات دائمة لرصد الحافلات تحذر المشغلين من تدهور الأداء (مثل زيادة الأخطاء في لجنة حقوق الطفل) والنظر في إضافة مسبار تشخيص للحافلات (مثلاً لـ " برنامج التدريب على استخدام البروبوس " أو إنهاء الخدمة الفعلية) يمكن الوصول إليه دون أن يُعطّه.

    القدرة على العمل ووضع العلامات

    :: خطة لسعة احتياطية تتراوح بين 10 و 20 في المائة من حيث العناوين، وطول الحافلات، وطول الكابلات، مما يستوعب إضافة الأجهزة في المستقبل دون إعادة تشكيلها، ويضع جميع الكابلات، والوصلات، والآلات السائلة بوضوح (مثل رقم الشريحة، والهويات الكابلية، واتجاه إنهاء الخدمة).

    الاعتبارات المتعلقة بالمفاتيح الساخنة

    ويساند العديد من العبيد المتفوقين عمليات التبديل الساخنة (قطع الاتصال وإعادة الاتصال دون أن يُشغلوا الجزء من المشروع) غير أن هذا أمر آمن فقط إذا سمح تصميم الموصل بذلك ولم يتم وقف الحافلة، واستخدام الموصلات مع مفتاح تحويل مبني في حافلات أو مع سمة منعزلة في الدائرة القصيرة.

    تعزيز شبكة بروبوس في المستقبل

    ويتجه التشغيل الآلي الصناعي نحو بروتوكولات تستخدم شبكة إيثريت مثل بروفينت، ولكن بروفيبوس لا يزال ينشر على نطاق واسع بسبب قوته وانخفاض تكلفته، ولضمان استمرارية الشبكة على المدى الطويل، وتصميم الشبكة مع توخي الدمج والهجرة.

    Scalability and Migration Paths

    (ب) إنشاء صناديق ربط مع موانئ إضافية، والنظر في استخدام البوابات التي يمكن إعادة استخدامها في شبكة إيثيرنيت لاحقاً، وذلك باستخدام أجهزة بروفيروسات الجسر التي تستخدم في البروفسور أو مكتب خدمات الرقابة الداخلية.

    التكامل مع النظم العليا

    وكثيرا ما تكون شبكات الصور مرتبطة بشبكة MES (نظم التصنيع) أو SCADA.(أ) ضمان أن يتيح تصميم الشبكة نقاطا سهلة للصيد أو مراكز البيانات التي تجمع البيانات التشخيصية دون التأثير على حركة المرور في الوقت الحقيقي، واستخدام البوابات الزائدة إذا كان جزء البراموس حاسما، وتوثيق نقاط البيانات وملامح الاتصال لكل جهاز حتى يتسنى البدء في مشاريع التكامل في المستقبل بسرعة.

    الامتثال الموحد ودعم البائعين

    (ب) تحديد العناصر التي تستوفي أحدث معايير المنظمة الدولية للمهندسين، بما في ذلك الكابلات والموصلات والأجهزة؛ وتصدق شركة PI على المعدات اللازمة للتشغيل المتبادل، وتخفض استخدام المكونات المصدقة من خطر أخطاء الاتصالات عند خلط البائعين، وتظل على علم بما يستجد من معلومات بشأن مواصفات البروفات (مثلاً، الرقم DP-V2 للتطبيقات غير المباشرة) التي قد تعرض أداء أفضل لبعض العمليات.

    خاتمة

    يتطلب تخطيط شبكة المعالم الفعالة للمصانع الصناعية الكبيرة فهماً شاملاً للخصائص الكهربائية، والطرق المادية، والخيارات المتعلقة بالتكرار، والقابلية للتقسيم في المستقبل، وذلك باختيار أفضل الأدوات التي يمكن استخدامها في مجال الطبقات، وحساب طول القطاعات، والتحميل، وإدماج الأساس السليم، والتوثيق بكل التفاصيل، يمكن للمهندسين بناء بنية أساسية في الميدان تقدم خدمات موثوقة على نحو أسرع.