ما هو بروفيوس؟

والوصفات، وهي عبارة عن مختصرة لـ Process Field Bus، تمثل واحدا من أكثر بروتوكولات الاتصالات القائمة والموزعة على نطاق واسع في مجال التشغيل الآلي الصناعي، وقد قام بإنتاجها في أواخر الثمانينات اتحاد شركات ألمانية ومؤسسات بحثية، صُمم البروفاتيس لتوفير تبادل بيانات موحّد وموثوق ومباشر بين الأجهزة الميدانية مثل أجهزة الاستطلاع،

تاريخ وتطور البروفات

The development of Profibus began in 1987 when the German Federal Ministry of Education and Research funded a project to create an open, sales-neutral fieldbus standard. The goal was to replace the proprietary point-to-point connections that dominated factory floors, which made system integration costly and inflexible. In 1989, the first Profibus specification was released, and shortly afterward the Profibus User (now)

وعلى الرغم من أن بروبس تطور لتلبية الاحتياجات الصناعية المتنوعة، فإن أهم معلم هو إدخال Profibus DP (Pentralized Peripherals) ، مع الحفاظ على أفضل وسيلة للاتصال السريع بأجهزة منافذ من بعد، [Fibt:2]

الملاير الفيزيائية وكابلينج

ويستخدم المساحات عادة فوق كابل نحاس ملتوي محمول (RS-485)، ويؤيّد معدلات البيانات من 9.6 كيلوبتر إلى 12 ميغابايت، ويتوقف طول الكابل على معدل البخلاء: في 12 ميغابايت، يمكن للجزء أن يمتد إلى 100 متر دون إعادة إرسال؛ وبسرعات أقل، يمكن أن يصل إلى 200 1 متر، ويسمح بزيادة قدرها 126 جهازا في كل جزء، ويمكن لمواقع البث الشبكية الإذاعات الإذاعات الإذاعات الإذاعات الإذاعات الإذاعات المغلقة أن تمتد إلى 126.

وتستخدم الطبعة المادية نظاماً للإشارة بالفولطية المتمايزة، مما يجعلها قوية ضد التدخل الكهرومغناطيسي المشترك في البيئات الصناعية، وبالنسبة لفرع P Profibus PA، تستند الطبعة الفيزيائية إلى MBP (Manchester Bus Powered) ، وهي تكنولوجيا تنقل البيانات والطاقة على نفس خط التفكيك ذي العجلتين، مما يتيح استخدام وسائل في أجسامات في أجواء التفجيرات دون الحاجة إلى استخدام مصطلحات النهائية.

أنواع وأجهزة الاتصال

The standard Profibus DP cable is a two-wire shielded couple with a characteristic impedance of 150 communal. Connectors follow the 9-pin D-sub (DB9) form factor, with bin assignments defined for data lines (A, B), ground, and optional power. In harsh environments, IP67-rated circular connectors (L.12)

Profibus Variants: DP, PA, and FMS

Profibus DP (Decentralized Peripherals)

والاختبارات DP هي أكثر البدائل شيوعا، وهي تُفضَّل إلى تبادل البيانات الدورية السريع بين جهاز التحكم المنطقي القابل للبرمجة، والأجهزة الميدانية الموزعة مثل أجهزة الاستشعار والمكتظات ومبدئي السيارات، وهي تدعم معدلات البيانات حتى 12 ميغابايت وزمن الدورة حيث تخفض 1 مليارات للشبكات الصغيرة، وتستخدم إدارة شؤون الإعلام أسلوبا لتحديد مواعيد العبيد، حيث يُستجيب أحد التطبيقات المثالية للمصانع (السابقات).

Profibus PA (Process Automation)

وقاعدة البيانات PPS هي عبارة عن متغير مصمم خصيصا لصناعات العمليات، بما في ذلك المواد الكيميائية والزيوت والغاز والمصانع الصيدلانية، وهي تعمل بمعدل بيانات ثابت قدره 31.25 كيلوباسكال وتستخدم طبقة مادية من طراز MBP، مما يتيح استخدام الأجهزة مباشرة من كابل الحافلات، وترمي السلطة الفلسطينية إلى أن تكون آمنة بصورة جوهرية: فالطاقات والإشارة للحافلات تقتصر على منع حدوث حرائق يمكن أن تبث الغازات المشتعلة أو أجهزة التراب.

Profibus FMS ( Fieldbus Message Specification)

فنظام إدارة المعلومات المالية هو البروتوكول الأصلي للرسوم البيانية، الذي صمم لمهام الاتصالات المعقدة مثل توجيه الرسائل من الأقران وإدارة الأجهزة، وخلافاً لاقتراعات التقلبات الدورية التي أجرتها إدارة الشؤون السياسية، تدعم إدارة الشؤون المالية مجموعة غنية من الخدمات لمتغيرات القراءة والكتابة، وتحميل البرامج، ومناولة الأحداث، غير أنه نظراً لارتفاع مستوى أداءها وتباطؤ الأداء، فقد استعيض عن نظام إدارة العمليات المالية إلى حد كبير بالحلول القائمة على أساس إدارة العمليات.

How Profibus Works: Communication Mechanism

ماجستير سلوف وتوكين

(البرنامج (الخاصة بـ (بي بي سي أو (دي سي) يمتلك الحافلة ويمنح الأذن للرقيق ويرسل المعلم بيانات الناتج (القيادات المسيطرة) إلى العبيد ويطلب بيانات المدخلات (الملوثات أو المركز) بطريقة دورية محددة

وفي شبكات أكبر تضم أسياد متعددين (مثل عدة شركات من القطاع الخاص أو محطات تشغيل)، يستخدم البروفيس آلية ] مُمررة بين المُعلّمين، والشعار هو إطار قصير يمر في حلقة منطقية بين المُعلّمين، ويمنح كلّ من هذه المراكز الملكية المؤقتة الرئيسية للحافلة، ولا يمكن إلاّ للمحتل المُثِّق أن يُبِّرَ تبادل البيانات مع عبيده.

هيكل برقية

ويتألف كل برنامج من برامجيات إدارة الدعم الميداني من تعيين حد للبدء، وعنوان (المصدر والمقصد)، وميدان المراقبة، وحمولة البيانات، ومقدار الشيكات (CRC)، ويُعرَّف الشكل القياسي للبرقية في الدورة 61158، وتُستخدم برقية قصيرة (مثلاً، بالنسبة لبيانات الناتج إلى عبد واحد) إضافة إلى أرقام عامة، بينما يمكن للبرقية الأطول أن تحمل ما يصل إلى 244 مقسماً للبيانات.

أنواع تبادل البيانات

  • Cyclic Data Exchange] - يقرأ الماجستير بصورة دورية بيانات المدخلات من العبيد ويكتب بيانات عن النواتج لهم، وهذا هو الأسلوب الرئيسي لمراقبة العمليات.
  • Acyclic Data Exchange] - Used for reading tool parameters, downloading formation, or retrieving diagnostic information. It occurs on a lower priority than cyclic data.
  • Alarm and Event Handling] - Slaves can spontaneously send alarms (e.g., limit violations, tool faults) using a dedicated service. The master acknowledges the alarm and initiates appropriate action.

أهم المعالم والمنافع

الاتصالات في الوقت الحقيقي المحدد

وقد صممت هذه الملامح من أجل الأداء المحدد، حيث يمكن تحقيق أوقات العضلات في النطاق الثاني من المنطقة الفرعية مع وجود شبكات صغيرة بأسعار عالية من الطين، وهذا القابلية للتنبؤ أمر حاسم بالنسبة لتطبيقات مثل مراقبة الحركة، حيث يكون التوقيت الدقيق للإشارات إلزاميا، ويتحكم في الجدول الزمني، ويكفل تحديث جميع العبيد في غضون فترة محددة من أسوأ الحالات.

نقل البيانات بسرعة عالية

(بدعم معدلات العصيان حتى 12 ميغابايت) يمكن للبروبوس دي التعامل مع حجم البيانات الكبير بسرعة، ومقارنةً، فإن البروتوكولات المسلسلة القديمة مثل RS-232 تقتصر على 115 كيلوبايت، و(مودبوس) وحدة مكافحة الإرهاب على RS-485 عادة ما تكون في 115 كيلوباس أو 1 ميغابايت، وميزة البروفسورس السريعة تقلل من الرطوبة وتسمح لكثافة الأجهزة الأعلى.

:: الروبوت في بيئات هرش

والإشارات التفاضلية لـ (آر إس 485) بالإضافة إلى العزلة المجرية التي يتم تنفيذها عادة في الأجهزة تجعل البروفيس قابلاً للضوضاء الكهربائية، والمقابلات الأرضية، والمرورات العابرة، ويعزز كذلك حماية الكابلات، والهبوط، وإنهاء الخدمة، ويتحمل الطبقات المادية لـ (إم بي بي بي) أيضاً أجواء متفجرة، مما يتيح استخدامه في المنطقتين 1 و2 دون حواجز إضافية.

التقلبات في التقلب

(أ) إنَّ المحاورَ هي line (daisy-chain) ]، ستار ، tree]، وهي تُعدُّ، إلى جانب المحاور أو أجهزة إعادة التأمل، أكثر شيوعاً، مع أجهزة مُربطة بشبكة للحافلات.

قابلية التشغيل البيني والتوحيد

(العملية)

مقارنة مع حافلات ميدانية أخرى

Profibus vs. Modbus

(ب) إن (مدبوس) أبسط وأكبر، حيث يُستحسن تنفيذ نظام إضافي أصغر حجماً، على أن يكون من السهل تنفيذ نظام المراكب الصغرى منخفضة التكلفة، غير أن (مدبوس) ليس محدداً في جوهره لأنه يستخدم مخططاً للرقيق دون جدول زمني محكم، كما أن (مدبوس) يفتقر أيضاً إلى وظائف التشخيص ومعايير السمات، وبالتالي فإن قابلية التشغيل المتبادل بين العلامات التجارية أقل ضماناً، من ناحية أخرى، مما يتيح زيادة سرعة الترخيص.

Profibus vs. Foundation Fieldbus

ومؤسسة فيلدبوس هي بروتوكول مراقبة موزع بالكامل يمكن أن تتواصل الأجهزة الميدانية مع الأقران دون سيد، كما تدعم المؤسسة لبنات العمل، مما يتيح تنفيذ منطق الرقابة في الميدان، وهذا يفصل النظام عن جهاز مراقبة مركزي ويمكن أن يقلل من معدات غرفة التحكم، غير أن نظام المعلومات الإدارية المتكامل أبطأ (31.25 كيلوباستر) ويفضل على مؤسسة بروبساتوس دي في مجال الصناعة التحويلية ذات السرعة العالية.

Profibus vs. Profinet

والبراهون هي خلف بروفيروس الذي يقع على شبكة Ethernet، حيث يتيح معدلات بيانات أعلى بكثير (100 ميغابايت إلى 1 غبض) ودعم الاتصالات في الوقت الحقيقي غير المتجانس إلى الدقة في فترة دقيقة، كما أن بروفينت يدمج مع شبكات تكنولوجيا المعلومات الموحدة، ويتيح التشخيص عن بعد وتبادل البيانات مع نظم المؤسسات، وعلى الرغم من هذه المزايا، لا تزال بروفيروس مركبة على نطاق واسع في النظم القديمة وفي التطبيقات التي تعمل فيها شبكات جديدة لتحسين التكاليف.

طلبات الاستلام

التلقائية

وفي خطوط تجميع السيارات، وأجهزة التغليف، ونظم مناولة المواد، ولوجستيات المستودعات، يربط البرنامج بمركبات PLCs إلى أجهزة الاستشعار، والخلايا الضوئية، والسيارات، ومصاعد الصمامات، وسرعته وعامل تحديده، ويكفل تزامن تدفق المنتجات، ورصد الترابطات بين الأمان في الوقت الحقيقي، وعلى سبيل المثال، يمكن أن ينسق نظام النقل مع عشرات من أعين التصوير ومراقبات المصباح.

العملية

وفي مصافي النفط، والنباتات الكيميائية، وتوليد الطاقة، تربط شركة بروبس با بالصكوك الميدانية (أجهزة الإرسال الكهربائي، وأجهزة استشعار درجة الحرارة، ومقاييس التدفق، ووصلات التحكم) بنظم إدارة العمليات، وتبسط السلامة الداخلية والتشغيلات ذات القدرة على الحافلات التركيبة في المناطق الخطرة، وبالإضافة إلى ذلك، تساعد بيانات التشخيص الغنية المتاحة عن طريق البرابس على أداء الصيانة التنبؤية، مما يقلل من وقت الهبوط غير المخطط له.

التشغيل الآلي

كما وجدت شركة بروبس استخداماً في إدارة المباني، ومراقبة نظم البيوتادايين السداسي الكلور والإضاءة ومراقبة الدخول، غير أن بروتوكولات مثل BACnet وKNX وMdbus أكثر شيوعاً في هذا المجال، ولا تزال البروفات ذات صلة بالمباني الصناعية الكبيرة حيث تستخدم نظم التشغيل الآلي بالفعل بروتوكول المعدات التحويلية.

تشكيلة لجنة

إنشاء شبكة للرسومات تشمل عدة خطوات، أولاً، يجب تشكيل الماجستير (التحكم على أساس البولي سي) مع ما هو مناسب من [العمليات البرمجية: صفر] ملفات GSD لكل عبد، وهذه الملفات محمولة في الأداة الهندسية (مثلاً، جهاز التحكم في الحافلات، 7، أو جهاز التحكم بالبطاقات، أو مصممة لأطراف ثالثة) لتحديد الأجهزة

قضايا مشتركة لحل المشاكل

  • Missing or incorrect bus termination - The most frequent cause of intermittent communication errors. Both ends of the bus must have termination resistanceors enabled (typically 220 − 5 V and 390 fin to ground).
  • Baud rate mismatches - All devices on a segment must be set to the same baud rate. Auto-bauding is rarely supported; manual formation is required.
  • Address conflicts] — Two devices with the same address cause bus collisions and data corruption. Each slave must have a unique address.
  • Cable length or stubs – Excessive cable length beyond the baud rate spec, or un-terminated stub lines longer than a few meters, create reflections that disrupt communication.
  • الحلقات الأرضية ] - يمكن أن تُحدث الصناع غير السليم ضوضاء.

مستقبل البروبوس والهجرة إلى بروفينت

وفي حين أن البرابوس لم يعد الخيار الرئيسي لمشاريع جديدة في مجال حقول البيئة، فإنه يظل تكنولوجيا ناضجة وموثوقة، ولا يزال العديد من المواقع ذات الحقول البني تعمل على إقامة شبكات للمهندسين ذات الاستقرار العالي، وبالنسبة للارتقاءات، كثيرا ما ينشر المرشدون النظاميون Profibus، فإن أجهزة التشخيص الحديثة تتيح المجال للتواصل بين الملامح IE/PG Link.

وتواصل المنظمة الدولية للبراموس الحفاظ على المعايير وتقدم برامج التدريب والاعتماد، ولا يزال فهم بروفيروس مهارة قيمة لمهندسي التشغيل الآلي، لا سيما في مناطق مثل أوروبا وآسيا حيث يترسخ البروتوكول بشكل عميق، وعلاوة على ذلك، فإن المفاهيم الأساسية للاتصال بالرقيق، وتبادل البيانات الدورية، وملفات إدارة الشؤون العامة يمكن نقلها مباشرة إلى بروفينت وغيرها من بروتوكولات الشبكة الصناعية.

خاتمة

وقد شكلت هذه الصورة المشهد الصناعي للتشغيل الآلي لأكثر من ثلاثة عقود، حيث أن طبقة الإنتاج المادي القوي، والاتصالات المحددة في الوقت الحقيقي، وقابلية التشغيل البيني القوي للبائعين، جعلته خيارا موثوقا به بالنسبة للتطبيقات الحرجة التي لا حصر لها، ومن خطوط التصنيع العالية السرعة إلى محطات العمليات الخطرة، يقدم بروبس أداء موثوقا به حيث يهم أكثر من ذلك، وبالنسبة للطلاب والمهنيين الذين يبدأون رحلتهم في مجال الاتصالات الصناعية، فإن تحديد بروبس يوفر أيضا أساسا صلبا في مجال التكنولوجيا.

For further reading, explore the official Profibus & Profinet International website, the Wikipedia entry on Profibus, and technical guides from Siemens Industry Online Support and [6]