فهم بروفيوس باود وأثرها على البيانات سرعة إرسال

Understanding Profibus Baud Rates and Their Impact on Data Transmission Speed

ولا تزال هذه الصور (العمليات الميدانية) واحدة من أكثر بروتوكولات الاتصالات انتشاراً في مجال التشغيل الآلي الصناعي، تربط كل شيء من أجهزة الاستشعار البسيطة والمكتظة بمراقبين منطقيين معقدين، ونظم المراقبة الموزعة، حيث إن موثوقيتها وسلوكها المحدد قد جعلها تشكل العمود الفقري للصناعة، ومراقبة العمليات، والتشغيل الآلي.

ما هو معدل العود؟

ويشير معدل البدغة، في معظمه، إلى عدد الأحداث التي تُظهر الإشارة، أو التغييرات الرمزية التي تحدث في قناة اتصال في الثانية، وفي سياق بروبس، يمثل كل تغيير رمزي عادة جزءاً من البيانات لأن البروتوكول يستخدم خطة بسيطة (العملة الثانية من أجل العودة إلى الصفر)، وبالتالي، فإن معدل البعوض والبدلات والمعدلات الثانية متطابقة في كثير من الأحيان.

(بود ريتا) ضد (بيت ريتا)

وفي مخططات للتعديلات الأكثر تعقيدا (مثل تلك التي تستخدم في RS-232 مع FSK أو في Ethernet مع الإشارة المتعددة المستويات)، يمكن أن يمثل رمزا واحدا أجزاء متعددة، ولكن بروفيروس، الذي يتجاوز الطبقة المادية 485، يستخدم تحولات بسيطة في فولت حيث يتطابق كل انتقال مع بعضها البعض، ولهذا السبب تكون المصطلحات قابلة للتبادل هنا، ومع ذلك من المهم فهم أن شبكة البذور تُرسل بسرعة أساسية قدرها 12 مليون ساعة.

الملامح القياسية

ويحدد معيار البروفات (الرقم 61158 ورقم 50170) مجموعة محددة من معدلات العصيان المدعومة، وليس جميع الأجهزة تدعم جميع المعدلات، ولكن ما يلي أكثر شيوعا:

• 9.6 kbps] - Used for very long cable runs (up to 1200 m) or legacy devices.
• 19.2 كيلوباس ] - مشترك في المنشآت القديمة وحيث تكون الحصانة من الضوضاء مصدر قلق.
• 4545 كيلوباسكال ] - Rare, but used in some special applications.
• 93.75 كيلوباسكال ] - نموذجي لشركات P Profibus PA (Process Automation)
• 187.5 كيلوباسكال - أكثر سعراً للحمى استخداماً للبروبس DP (البيريفرالات الموحَّدة) في التشغيل الآلي للمصانع.
• 500 كيلوباس ] - خيار أسرع للتطبيقات المتوسطة السرعة.
• 1.5 Mbps] - تستخدم عندما تكون السرعة أكثر مطلوبة على مسافات قصيرة نسبياً.
• 3 Mbps] - السرعة العالية، ولكن أجزاء كابل قصيرة جداً.
• 6 Mbps] - Rare, used for high-performance drives and fast I/O.
• 12 Mbps] - أعلى معدل للخشخاش المعياري للبروبس DP، يستخدم فقط في قطاعات قصيرة جداً ومهيمنة جيداً.

والخيار بين هذه المعدلات ليس تعسفيا؛ بل يؤثر مباشرة على طول الكابلات المسموح به، وعدد الأجهزة التي يمكن ربطها، وإمكانية تعرض الشبكة للتدخل الكهرومغناطيسي.

How Baud Rate Affects Data Transmission

والعلاقة بين سعر القدح ونفط البيانات مباشرة: إذ يتيح ارتفاع سعر القدح إمكانية نقل المزيد من القطع في الثانية، وفي نظام بروبسوس DP يعمل في 187.5 كيلو متراً، يمكن أن يستغرق تبادل البيانات الاعتيادي مع محطة منافذ من بعد 0.5 متر إلى 1 متراً. وفي 12 ميغابايت، يمكن استكمال نفس التبادل في 8 ميكروغرام إلى 15 ميكروباً من التطبيقات العالية.

الأثر على وقت انعقاد الدورة واستخدام الحافلات

يستخدم البروفوس طريقة للوصول إلى المسافات المكسورة والرقائق الرئيسية، ويحمل جهاز رئيسي (عادة ما يكون جهازاً من أجهزة التحكم في حركة تحرير الكونغو أو شركة DCS) جهازاً من المثقفين ويلوث كل جهاز من أجهزة العبيد في ترتيب محدد، ويتوقف الوقت الإجمالي على ما يلي:

• عدد أجهزة العبيد في الحافلة
• كمية البيانات المتعلقة بالمدخلات/النواتج لكل عبد
• سعر الصدر
• تأخير نشر الكابلات والمكررات.

فضاعف معدل البدغة يخفض تقريباً نصف الوقت اللازم لنقل كمية معينة من البيانات، مما يقلل مباشرة من أسوأ وقت في الدورة، وبالنسبة لثوابت الرقابة في الوقت الحقيقي، فإن هذا قد يعني الفرق بين عملية مستقرة وعملية غير مستقرة، غير أن معدلات الازدهار السريع تتطلب أيضاً تسامحاً أكثر صرامة في التوقيت من الأجهزة، وبالتالي لا يمكن لكل زوج من زوجات المعبد أن يتزامن مع السرعة القصوى.

نزاهة البيانات ومعدلات الخطأ

وتسفر معدلات الازدهار المرتفعة عن فترات أقصر، ففي 12 ميغابايت، لا تدوم كل مرة إلا نحو 83 ثانية، أي تمزق ضوئي أو انعكاس أو تردي في الإشارة يستغرق وقتا أطول من بضع ثواني يمكن أن يفسد ذلك الجزء، ولهذا السبب فإن ارتفاع معدلات البذور يتطلب مزيدا من الدقة في تحديد مسارات الكابلات، وتحسين الدرع، والممارسات الأكثر صرامة في الإنهاء، ويشمل معيار " أخذ طبقة من التصفات " ، وأجهزة الاستغنائية.

مقايضة استخدام البطاقات العليا

وفي حين أن السرعة السريعة تبعث على الانطلاق، فإنها تأتي بمواضيع كبيرة يمكن أن تقوض موثوقية النظام عموما.

زيادة إمكانية القبول في نظام النقالة الكهربائية

(أ) التدخل المغناطيسي (EMI) ) من السيارات القريبة، والحركات المتغيرة للترددات (VFDs)، ومعدات اللحام يمكن أن تحفز على التلوي في الكابلات، وبمعدلات منخفضة للزجاج (ك 9.6 كيلوبايت)، فإن أجهزة الاستلام تزيل معظم هذه الضوضاء بسرعة لأن التحولات في الإشارات تباطأ وتتداخل قليلاً.

Reduced Maximum Cable Length

ويحدد تحديد المواصفات أقصى مدة للجزء لكل سعر من أسعار العصي استنادا إلى خصائص نشر الإشارة وتكثيف الكابل المعياري (النوع ألف أو النوع باء). والعلاقة متناسبة على العكس:

• 9.6 kbps] ⁇ 1200 m per segment
• 19.2 kbps] ⁇ 1200 m
• 93.75 kbps]
• 187.5 كيلوبس
• 500 كيلوباس ] ⁇ 400 m
• 1.5 Mbps] ⁇ 200 m
• 3 Mbps] ⁇ 100 m
• 6 Mbps] 100 m (الحد الأقصى للممارسة غالبا 75 m)
• 12 Mbps] ⁇ 100 m (التي تقتصر في كثير من الأحيان على 20 - 50 m في الممارسة العملية لسلامة البيانات)

هذه المسافات تفترض شريحة واحدة من السلك بدون إعادة الإرسال، وإذا أردت تغطية مساحة مادية أكبر مع الحفاظ على معدل مرتفع من العصيان، يجب أن تستخدم أجهزة إعادة الإرسال أو أجهزة تحويل الألياف الضوئية التي تضيف تكلفة وتعقيداً، وبالنسبة لمعظم المنشآت على نطاق النباتات، يتم اختيار مزيج من أسعار العصيان (منها 187.5 كيلو متراً أو 500 كيلوباسكال) لموازنة المسافة والسرعة.

التوافق مع الأجهزة القديمة

إن العديد من أجهزة البرابوس القديمة )وبخاصة تلك المصممة في التسعينات( لا تدعم إلا معدلات البخاخ حتى ٥٠٠ كيلو متر أو ١,٥ مليون طن، وإذا رفعت مستوى هذه الأجهزة إلى ١٢ مليونا، يجب أن تتحقق من أن كل جهاز في الجزء - بما في ذلك جميع العبيد التابعين لإدارة الدعم، والأزواج في إدارة عمليات حفظ السلام، والمكررين - يدعم هذه السرعة، وسيجبر جهاز واحد غير مدعوم على تشغيل الجزء بأكمله بمعدل أقل من الطع المشتركة، ويلغي أي ميزة من السرعة.

استهلاك الطاقة وتفكك الحرارة

ويتطلب الإشارات السريعة تحويلاً أكثر تواتراً للفولط، مما يزيد من متوسط استهلاك الطاقة للمرور العابر ويمكن أن يؤدي إلى ارتفاع درجات حرارة الرقائق، وفي مناطق آمنة في الواقع أو منشآت داخل الكبينات ذات تدفق جوي محدود، قد تكون معدلات العصيان العالية غير عملية لأنها تتجاوز حدود الطاقة المسموح بها أو تسبب الانجراف الحراري.

اختيار معدل العود اليمنى: نهج نظامي

إن اختيار أفضل سعر للبوذ لشبكة " بروبس " ليس قراراً يناسب الجميع، ويتطلب تقييم البيئة المادية والأجهزة المعنية ومتطلبات الأداء، ويتبع ذلك إطاراً عملياً.

الخطوة 1: تحديد معدل التحديث المطلوب

أولاً، تحديد الحد الأدنى المقبول من وقت الدورة لدائرة التحكم، مثلاً، إذا كنت بحاجة إلى تحديث مركز رقمي للشبكة الرقمية كل 5 أمتار، يمكنك حساب معدل القدّم اللازم باستخدام طول البرقيات المقدرة، والبرقية النموذجية لجهاز مدخل من 16 القناة هي حوالي 30 جهازاً (بما في ذلك الرؤوس العامة) وفي 187.5 كيلو متراً، فإن هذه البرقيات تحتاج إلى حوالي 1.6 ملليتر لنقلها.

الخطوة 2: قياس الاضطرابات البدنية

رسم أقصى طول الكبلات بين الطرفين في جزء واحد، وإذا تجاوزت هذه المسافة الحد الأقصى لمعدل القدح المطلوب (انظر الجدول أعلاه)، فإن لديك ثلاثة خيارات: (أ) اختيار معدل أقل للخزانة، (ب) تركيب جهاز إعادة لتقسيم الجزء، أو (ج) استخدام الألياف الضوئية، كما أن أجهزة التصليح تتيح لك خلط معدلات العصيان في أجزاء مختلفة - أي ما يعادل 187 كيلو مترا.

الخطوة 3: تقييم مستويات النواحي البيئية

وإذا كان نظام التشغيل الآلي الخاص بك يحتوي على محركات متغيرة للترددات، أو على رواسب للحام، أو على المدفأة، فإن خطر التعرض للضغط في منطقة شرق البحر مرتفع، وفي هذه البيئات، تبين التجربة الميدانية أن معدلات البود التي تزيد على 500 كيلوب غالبا ما تسبب أخطاء متقطعة، وأن استخدام جهاز تحليل الطيف أو أداة تشخيصية للبراهير (مثل " بي بروبس آنيزر " الأقل أو نطاقا محمولا معدة مطبقة مطبقة متحركة مطبقة مثبتة) للتحقق من أسوأ الظروف المفتوحة.

الخطوة 4: التحقق من قابلية التقارب بين الأجهزة

تحقق من صحائف البيانات لجميع الأجهزة (مدير إدارة الشؤون السياسية، كل عبيد، أي وصلة بين إدارة الشؤون السياسية وأجهزة إعادة الإرسال) لمعدلات العصيان المدعومة، وإذا كان جهاز واحد يدعم فقط ما يصل إلى 500 كيلوب، يجب أن يدار الجزء بأكمله ب500 كيلوب أو أقل، ويمكنك استخدام أداة لتشكيل الصور (مثل الخطوة 7، أو بوابة TIA، أو محرر ملف مخصص لهذا النظام) لتحديد سعر القدام والتحقق من ذلك النظام.

الخطوة 5: إجراء اختبار مباشر على أساس نوع الجنس

وقبل أن يُدخل النظام إلى الإنتاج، يجري اختباراً مستمراً بمعدل القدح المختار لمدة 24 ساعة على الأقل، ويستخدم جهازاً لرصد المساجين في حساب أخطاء لجنة حقوق الطفل، وبقاياها، وحوادث التوقف عن الحافلات، كما يمكن أن يقيّم أداة تشخيص حديثة نطاق الإشارة وثباتها في الحافلات، وإذا تراكمت الأخطاء، ينظر في خفض معدل العصيان بخطوة واحدة (مثلاً من 1.5 مليون متر إلى 500 كيلو متر).

Profibus DP vs. Profibus PA: Baud Rate Differences

ومن المهم التمييز بين المتغيرين الرئيسيين للبراميل: DP (Decentralized Peripherals) و PA (Process Automation) والمصطلحات DP مصممة لتصنيفات عالية السرعة للمصانع وتستخدم RS-485 بأسعار زائفة تصل إلى 12 Mbps.

الاعتبارات العملية المتعلقة بضبط أسعار السفر

Bud Rate Auto-Detection

ومعظم الأجهزة الرئيسية الحديثة (وبخاصة شركات PLCs من سيمنز، و ABB، و Rockwell) تدعم الكشف عن معدل البخاخ التلقائي أثناء بدء التشغيل، ويرسل السيد برقية " طلب تحديد الهوية " بجميع المعدلات القياسية إلى أن يتلقى ردا من العبيد، وهذا ملائم للتكليف، ولكن من المهم حبس سعر القدح عندما يكون النظام مستقرا لتجنب تكرار المحاولات التي تجري في إطار نظام البسكو.

استخدام أجهزة التريب والوصلات البصرية

ويمكن أن تُعيد أجهزة إعادة الإرسال الإشارة وتمتد الحافلة إلى ما يتجاوز الحدود القصوى للجزء الواحد، غير أن كل جهاز إعادة إرسال يضيف تأخيراً صغيراً (من 1 إلى 2 مرات) وفي ارتفاع معدلات البذور، يمكن لهذه التأخيرات أن تتراكم وتتسبب في انتهاكات للتوقيت إذا كان أكثر من عدد قليل من أجهزة إعادة الإرسال متوقفاً، أما القاعدة العامة فهي ألا تستخدم أكثر من 4 أجهزة إعادة إرسال في سلسلة من مسارات مضافات من الأليوب في 12 مسافات.

نوعية وانهاء المواصفات

وبمعدلات عالية من العصيان، يمكن أن يكون عدد قليل من أجهزة اللاسلكي غير المرتجلة هوائياً وأن يعكس إشارات، ولا يستخدم سوى كابل البروفوس المعتمد (مثل سلسلة سيمينز 6-1530) مع وجود سمة تبلغ 150 جهازاً من أجهزة الاستنفاد، كما يجب تركيب أجهزة مقاومة للاستعمالات في فترات الاستراحة القصوى 150 (أو 220 جهازاً من طراز Pound، حسب المعيار) في كلا طرفي الإنهاء الخارجي.

أمثلة عالمية ودراسات حالة

القضية 1: خط التعبئة السريع

وقد استخدمت محطة لضخ المشروبات شبكة " بروبس " (Pa Profibus DP) بـ 30 قرصاً من طراز Servo، و100 وحدة رقمية من طراز I/O، و50 جهاز استشعار ذكي، واستخدم التصميم الأولي 1.5 ملليتر، ولكن مدة الدورة البالغة 8 أمتار كانت بطيئة للغاية بالنسبة لمتزامنة الملصقات، ولم يكن من الممكن رفعها إلى 12 ميغابس لأن أطول مركب من سلك كان 150 متراً (أة من طراز MB)

القضية 2: مصفاة النفط والغاز

وفي مصفاة، استخدمت شبكة من أجهزة تحديد المواقع في المناطق الخطرة لنقل الضغط ودرجات الحرارة، وكان مقر الزوجين في إدارة الشؤون السياسية/الإدارة العامة في غرفة مراقبة غير خطرة، حيث بلغت مساحات السلطة الفلسطينية نحو كيلومتر واحد، وقد تم تحديد سعر البخور عند 31.25 كيلو متر، وهو ما يكفي لأن متغيرات العملية تغيرت ببطء (في الفترة الفاصلة بين 1 و2 ثانية).

القضية 3: قضية تكامل الجلايات

وقد رفعت شركة تصنيع الأغذية مستوى شركة PLC ولكنها احتفظت ببنود قديمة من طراز PLC تم تركيبها في عام 1995، وقدمت شركة PLC الجديدة الدعم لـ 12 ملغما، ولكن القطع القديمة لم تصل إلا إلى 187.5 كيلو مترا، ولم يبدأ النظام لأنه لم يتمكن من إجراء عملية اختيار معدل مشترك (لم يرد العبيد القديمون على أي معدل يتجاوز 187.5 كيلو مترا) وتم استبدال المكافئ اليدوي للمبنى 187.5 كيلو مترا.

أدوات لتحليل معدل السود والتشويش

To ensure your baud rate choice is correct, use specialized diagnostic equipment. Common tools include the Profibus Tester 3] by Softing or the ]NetTEST II from Profichip. These devices measure signal levels, noise margins, bit times, and jittere.

خاتمة

إن اختيار معدل البعوض ليس مجرد تفاصيل عن التشكيلات، بل هو قرار تصميمي أساسي يؤثر على الوصول إلى الشبكة، ومن خلال إنتاج البيانات، وحصانة الضوضاء، وتوافق الأجهزة، ويجب على المهندسين أن يزنوا الحاجة إلى السرعة من القيود المادية لطول الكابلات والضوضاء الكهربائي، وأن يُفهموا العلاقة بين طول البود ونزاهة الإشارة، وأنهم يستطيعون إجراء مبادلات مستنيرة تؤدي إلى شبكة اتصالات صناعية موثوقة ذات أداء رفيع.

For further reading, consult the official Profibus user manual from the PROFIBUS ' PROFINET International (PI) organization at profibus.com. Application notes from leading PLC suppliers also provide baud rate guidelines, such as the Siemens manual “Profibus physical gate available