פרופ'יבוס, קיצור של Process Field Bus, הוא פרוטוקול תקשורת תעשייתי בוגר אך יעיל מאוד שיש לו אדריכלות אוטומציה בצורת מחדש מאז הקמתה בסוף שנות ה-80. על ידי מתן חילופי נתונים ⁇ סטים, בזמן אמת בין חיישנים, פועלים, ובקרים, הוא תורם ישירות להפחתה יעילה של ניהולי הנדסה ותחזוקה על פני ייצור, בקרה, ויישומים.

הבנה של פרופ'יבוס

פרופ'יבוס פותח על ידי קונסורציום של חברות וחוקרים גרמניים, שמאוחר יותר סטנדרט תחת IEC 61158 ו- IEC 61784.זהו שדהבוס פתוח, תלוי בספק, התומך בגרסאות מרובות:

  • (FLT:0)Profibus-DPFLT:1 (המכונים "פריפרפראלים" - מותאם לתקשורת מהירה עם I / O מרחוק, כוננים, ופועלים באוטומציה במפעל.
  • (FLT:0)Profibus-PAFLT:1 (Process Automation) - מיועד לאזורים מסוכנים (אזורים) באמצעות טכנולוגיית MBP (Manchester Bus Powered) המאפשרת חשמל ונתונים על כבל חד-חוטי אחד.
  • (FLT:0)Profibus-FMSFLT:1 (Fieldbus Message Specification) - גרסה מורכבת יותר בשימוש לתקשורת ברמת התא, שכעת היא בעיקר על ידי פרופ'ינט.

השכבה הפיזית משתמשת בדרך כלל RS-485 עבור DP (עד 12 Mbit/s) ו- MBP עבור PA (31.25 kbit/s) רשת A Profibus מורכבת מטופולוגיה אוטובוס עם עד 126 מכשירים, המחוברים באמצעות כבלים סטנדרטיים מעוותים-pair. Termination Resistance נדרשים בשני הקצוות כדי להבטיח שלמות אות.פרוטוקול משתמש כדי לעקוף תוכנית בין סרפדים לבין דרישות אבטחה קריטיות.

מכיוון שפרופ'יבוס הוא תקן בינלאומי פתוח (IEC 61158), מכשירים ממאות יצרנים משתתפים בצורה חלקה.פתיחות זו היא אבן הפינה של פוטנציאל הפחתת עלויות שלה: מהנדסים אינם נעולים במערכת האקולוגית של מוכר יחיד, וצמחים יכולים לערבב ולתאיב רכיבים להשגת יחס הביצועים הטוב ביותר.

כיצד פרופ'יבוס מקטין עלויות הנדסה

המונחים: mit ering and Decd Component Count

התכווט מסורתי דורש שכל חיישן או פועל להיות מחובר בנפרד למודול I / O של בקר, וכתוצאה מכך ארונות גדולים, כבלים רבתיים, ומתקנים כוח עבודה-מחדש. פרופ'יובוס מחליפה עשרות חיבורים נקודה לנקודה עם כבל תעשייתי חד-חוטי יחיד. A מבוזר אדריכלות, שבו מרחוק I / O תחנות ממוקמות קרוב לתקני שדה, מצמצם את אורך הכבלים ודרישות ישירות מ מחסנים (co) הוא 50%.

מנקודת מבט עיצוב, מהנדסים יוצרים טופולוגיה רשת אחת במקום לנפץ מאות חוטים בודדים.הפשטות זו מאיצה את ההתפתחות הסכאמטית של חשמל ומפחיתה את הסבירות של שגיאות מתפתלות. מודרני של כלי תצורה (כגון פורטל הסינס של TIA או חבילות צד שלישי) מאפשרת הקצאה גרור-אנדרופית וכתובת אוטומטית, דחיסת זמן ההנדסה.

עיצוב מערכת סימולציה וועדת

מכיוון שפרופ'יבוס תומך באופן חד-משמעי בחילופי נתונים מסונכרנים, מהנדסים יכולים להשיג התנהגות מערכת צפויה ללא יכולת buffer over-engineering או זמני מחזור הגרועים ביותר.הטבע הדטרמיניסטי של הפרוטוקול מבטל את הצורך בלוגיקה מורכבת ברמת היישום. לדוגמה, בקו אריזה, רשת פרופ'בוס-DP יכולה להבטיח כי אות קרבה מגיע לבקר וגורם פעולה מקסימלית בתוך עיכובים ידועים.

הנציבות מואצת על ידי יכולות אבחון בנויות.כאשר מכשיר חדש נוסף לרשת, המאסטר מזהה באופן אוטומטי את זהותה ותצורה (באמצעות קבצי GSD - כללי Station Description קבצים המסופקים על ידי היצרן) התנהגות זו דמוית תקע ושחקים דמוית משחק מפחיתה שגיאות פרמטר ידני ומקצרת את הזמן ממתקן להתרחבות חומים, מהנדסים יכולים להוסיף צמתים חדשים ללא סגירת המפעל כולו, צמצום הפסדי הייצור.

יכולת ושגשוג

תקן פתוח של פרופ'יבוס פירושו ש- PLC מיצרן אחד יכול לתקשר בצורה חלקה עם כוננים, שסתום וחיישנים של ספקים רבים שונים.תחרות זו מניעה עלויות חומרה ומעניקה למהנדסים את הגמישות לבחור את המוצר הטוב ביותר עבור כל פונקציה.יתר על כן, הזמינות של מעבדות בדיקה מוסמך (למשל, מרכזים תחרותיות פרופ'יבוס) מבטיחה כי מכשירים מתאימים לסטנדרט, צמצום הסיכונים האינטגרציה יכול להיות מוכחים עבור עיצובים מרובים של תכנות פנימיות.

עלות הנדסית נרחבת לעיתים קרובות היא הזמן שהוצא על תיעוד והכשרה.האימוץ הנרחב של פרופ'נביבוס פירושו כי מאגר גדול של מהנדסים וטכנאים כבר מכירים את עקרונותיו.קורסים ותוכניות ההסמכה זמינים בקלות, ובתי ספר מקצועיים רבים כוללים את פרופ'יבוס בתוכניות האוטומציה שלהם.זה מקטין את העלות עלות הסיפון עבור שוכרים חדשים ומאפשר לחברות לפרוס צוות מנוסה במהירות.

השפעה על עלויות תחזוקה

אבחון בזמן אמת ו Fault Localization

אחת התרומות המשמעותיות ביותר של פרופ'יבוס ליעילות התחזוקה היא יכולות האבחון העשירות שלה.כל עבד פרופ'יבוס יכול לספק מידע סטטוס מפורט, כגון שגיאות תקשורת, בריאות המכשיר וערכי תהליכים.המאסטר אוסף את הנתונים האלה באופן קבוע, ותוכנות תחזוקה (למשל, SIMATIC PCS 7 או Endress+Hauser FieldCare) יכול להציג סקירה אינטואיטיבית של מצב התפעולי של הרשת, כאשר מערכת ההפעלה המדויקת יכולה לעתים קרובות לחבר את ה-F, או לדרג את ה-F.

בידוד זה של תקלה מיידית מפחית זמן לתיקון (MTTR) באופן דרמטי.במקום לשלוח טכנאי לבדוק עשרות נקודות אפשריות, אנשי תחזוקה יכולים לנסוע ישירות למרכיב הכושל עם החלק העודף הנכון.בבצמחים מבוזרים כמו זיקוקים או מתקני טיפול במים, שבו מרחקים בין מכשירים יכולים להיות מאות מטרים, החיסכון בזמן הנסיעה לבד יכול להיות משמעותי.

פיקוח מרחוק ותחזוקה חיזוי

מכיוון שפרופ'יבוס פועל על רשת, ניתן לגשת לנתונים אבחון מרחוק באמצעות OPC-DA או OPC-UA Gateways. תחזוקת מהנדסים יכולה לפקח על מצב המכשיר מחדר בקרה או אפילו מחוץ לאתר, זיהוי מגמות כגון העלאת שיעורי bit-טרור, טיפות מתח, או הצבת anomalies חירום.מגמות אלה מאפשרות פעולות תחזוקה חיזוי לפני שכישלון מתרחש, למשל, אם פרופ'יבוס PAR משדר במתקן כימי, עלול להצביע על אספקת חשמל נמוכה יותר מאשר לחץ נמוך יותר מאשר לחץ אווירי.

אסטרטגיות תחזוקה חיזוי גם מרחיבות את חיי השירות של מכשירים.על ידי מעקב אחר שעות הפעלה ועומס תקשורת, תחזוקה יכולה לתכנן תחליפים המבוססים על שימוש בפועל ולא על מרווחי לוח זמנים קבועים.זה מקטין תחליףים מיותרים "במקרה" תוך הבטחת אמינות.

צמצם את זמן השבת ו-ספאר חלק מממציאים

האופי הסטנדרטי של רכיבי פרופ'יבוס פירושו כי מלאי קטן של מכשירים פנויים (למשל, כמה תחנות I/O מרחוק, כמה משדרים) יכול לכסות כישלונות פוטנציאליים רבים בכל הצמח.במערכת לא סטנדרטית, ייתכן שתצטרך מנות נפרדות עבור כל פרוטוקול קנייני או מודול ספציפי של ספק.

יתר על כן, יכולת הנפיחות החמה של מכשירים רבים של פרופ'יבוס (במיוחד מכשירים בשטח PA עם MBP) מאפשרת לאנשי תחזוקה להחליף יחידה פגומה ללא הגבלת כל מגזר האוטובוס.זה מצמצם את ההפרעות הייצור, במיוחד בתהליכים שאינם יכולים לסבול עצירה מלאה, כגון תגובות כימיות מתמשך או קווי עיבוד מזון.

היתרונות של עלויות התעשייה

ייצור ודיסריקה אוטומציה

בקווי הרכב, מכונות אריזה ומערכות שידור, פרופ'יבוס-DP הוא לעתים קרובות עמוד השדרה המחבר PLCs, כוננים תדר משתנה, ו- I / O. הפחתה של עלויות הנדסה מרחוק באים מ ⁇ סטנדרטיים ומורכבות מופחתת של wiring - כבל פרופ'יבוס יחיד מחליף מאות של חוטי בקרה בודדים.

תעשיות תהליכים (Chemical, Oil & Gas, Water)

פרופ'בוס-PA מופרסת באופן נרחב באזורים מסוכנים בשל בטיחותו הפנימית (Ex-i) יכולות על שכבת ה- MBP הפיזית.עלויות הנדסה מופחתות מכיוון שרש"פ משתמשת באותה כבל דו-חוטי עבור כוח ותקשורת, תוך חיסול הצורך בקווים נפרדים של אספקת חשמל ומערכות קידוד יקרות.בצמח כימי טיפוסי, זה יכול להפחית את עלויות העמידות של עד 107 עד 40% לתחזוקה היא פשוטה, כי דוח אבטחה אוטומטית מאפשר מעקב אחר אמצעי תחזוקה סטנדרטיים של כלי רכב סטנדרטיים של מערכת ניהול נכסים.

תשתיות והקמה אוטומציה

בתחנות טיפול במים, שדות תעופה ומנהרות, פרופ'יבוס משמש לשילוב SCADA ושליטה במשאבות, שסתום, תאורה.היכולת למרחקים ארוכים של פרופ'יבוס (עד 1200 מ' ללא חזרות) מפחיתה את הצורך בפערים מרובות של שדות תעופה או המרות סיבים יקרים-אופטיים.העלויות הנדסה מופחתות באמצעות שימוש ברשת להתנצלות וקבצים סטנדרטיים של GSD, תוך תחזוקת צוותים מתחנות בקרה (מתקניות) מתחנות ריכוזיות.

השוואת פרופ'יבוס לאלטרנטיבה מודרנית

בעוד פרופ'ינט ו-EtherNet/IP צברו ניתוק בשנים האחרונות, פרופ'יבוס נותרה בחירה יעילה עבור יישומים רבים, במיוחד בהתקנה קיימת ובסביבות שבהן התקשורת מבוססת מחזור מספיקה. פרופ'יבוס-DP מציעה עלות כניסה נמוכה יותר עבור חומריה (מס-485 כרוב זולת יותר מאשר בקטבת Ethernet במקרים רבים), ופשטותה מקלה על עיצוב ואבחון ללא ידע מסוכן של מערכת העיכול (Gbitard) אך לעיתים קרובות יותר עבור רכיבי רוחב פסים ירוקים (GT) אך הם בוחרים בפרוטוקולים מתקדמים (GT) אך הם בוחרים יותר מאשר אינטגרטיביים (GT) אך ורק 2.

עבור מודרניזציה חומים, החלפת רשת פרופ'יבוס עם Ethernet יכולה לדרוש ריצות כבלים חדשות, מודולים חדשים של מכשירים, שינויים הנדסיים נרחבים. Retaining Profibus ולהשתמש בו כ- Sub-network תחת בסיס אחורי פרופ'ינט לעתים קרובות מניב את ROI הטוב ביותר, שמירה על כבלש הקיים ואת מלאי המכשיר תוך הוספת רמה גבוהה יותר, במהירות גבוהה יותר עבור נתונים של רגולציה וענן קישוריות.

Best Practices for Maximizing Cost Savings

  • (FLT:0) לעצב את טופולוגיה הרשת בזהירות: FLT:1 לשמור על אורך כבל האוטובוס בתוך גבולות פרופ'יבוס (100 מ' עד 1200 מ' בהתאם לשיעור הבנד (ה) השתמש חוזרים למרחקים ארוכים יותר.להרוג את האוטובוס כראוי עם מונים פעילים כדי להימנע מהשתקפות שגורמת לשגיאות תקשורת.
  • (FLT:0) Use מוסמך קבצים GSD ומכשירי בדיקה: ההרחבה 1 (ראה: ⁇ ) ודא שכל המכשירים הם פרופ'יבוס-certified כדי להימנע מבעיות של אי-יכולת שיכול לגרום לשעת פיזור יקר.
  • (FLT:0) אנליזה מקיפה של אבחון: ההרחבה 1 (FLT:1) ,הגדיר את המאסטר כדי ליצור שגיאות תקשורת ומעמד המכשיר באופן קבוע. השתמש בנתונים אלה כדי לבנות בסיס של התנהגות רשת נורמלית, מה שהופך את זיהוי אנומלי לקל יותר.
  • (FLT:0) אנשי תחזוקה של פרופ'יבוס באבחון: אנדרל (איור 1: 1 Investing in Training (למשל, קורס של שני ימי של פרופ'יבוס) יכולים לשלם עבור עצמו פעמים רבות על ידי מתן אפשרות לפתרון תקלות בית.
  • (FLT:0)Plan for free partuality:FreaLT:1) סטנדרטיזציה על כמה משפחות מכשירים המשמשים ברחבי הצמח, צמצום מגוון החסינות הדרושות.
  • (FLT:0)Leverage Asset Management תוכנה:FLT:1 Integrate Profibus עם מערכת ניהול נכסים ברמה גבוהה יותר כדי להעביר התראות ולעקוב אחר חיי המכשיר.

מסקנה

פרופ'יבוס עמד במבחן הזמן כטכנולוגיה אמינה, פתוחה, ועלויות הפחתת עלויות שדה הקרב.ההשפעה שלה על עלויות הנדסה מושגת באמצעות שיטות עיצוב פשטות, סטנדרטיות, עבודה מופחתת, וועדת מהירה.בתחזוקה, היכולת לאבחן תקלות מרחוק, לחזות תקלות, להפחית את הטמפרטורות ישירות על ידי פרוטוקולים מבוססי Ethernet חדשים מציעים מהירויות גבוהות יותר,בוס נשאר צורך ביישומים מתקדמים במיוחד עבור תהליכים מתקדמים, במיוחד לאחר זמן אבחון, תוך שיפור ישיר של שיטות עבודה.

לקריאה נוספת, להתייעץ עם אתר האינטרנט הרשמי של פרופ'יבוס:0profibus.comcioFLT:1, IEC 61158 סקירה סטנדרטית, ומחקרי מקרה התעשייה שפורסמו על ידי ארגונים כגון קבוצת פילדקום וסימנס. משאבים טכניים נוספים זמינים באמצעות מרכזי התחרותיות של פרופ'יבוס ברחבי העולם, המציעים שירותי הדרכה ובדיקות רשת.