פרופ'יבוס, קיצור של Process Field Bus, הוא פרוטוקול תקשורת דיגיטלי סטנדרטי שהיה אבן הפינה של אוטומציה תעשייתית מאז התפתחותו בסוף שנות ה-80 על ידי קונסורציום של חברות גרמניות כולל סימנס. המיועד להחליף נורמטיביות מקבילה ומערכות שדה קנייניות, פרופ'בוס מאפשר החלפת נתונים חלקה בין חיישנים, פועלים, בקרים לוגיים מתוכנתים (PLC), מניעים אחרים לתקני בקרה פונקציונלית, וגמישות, אשר הפכו את היכולת שלה לתפקוד סטנדרטית, לתפקוד סטנדרטי, לתפקוד, לתפקוד סטנדרטי, לתפקוד סטנדרטי, לתפקוד יעיל, אשר מאפשר יכולת הפעלה, לשיטות הפעלה, תוך כדי תצורה סטנדרטית, תוך כדי תצורה פונקציונליות, תוך כדי תצורה פונקציונליות, באמצעות שינוי פונקציונלי, ומערכת הפעלה, תוך כדי תצורה מתקדמת, ומערכת הפעלה, תוך כדי שינוי פונקציונליות, באמצעות יכולת הפעלה, באמצעות מערכת הפעלה אוטומטית, באמצעות מערכת הפעלה אוטומטית, אשר מאפשרת, באמצעות מערכת הפעלה אוטומטית, באמצעות מערכת הפעלה אוטומטית, ומערכת הפעלה, אשר מאפשרת יכולת הפעלה סטנדרטית, אשר מאפשרת שינוי פונקציונליות סטנדרטית, אשר מאפשרת, באמצעות מערכת הפעלה אוטומטית, באמצעות שינוי יעיל של מערכת הפעלה, אשר מאפשרת, אשר מאפשרת שינוי פונקציונליות סטנדרטית, אשר מאפשרת שינוי פונקציונליות סטנדרטית

הפרוטוקול פועל על פני גרסאות מרובות, בעיקר פרופ'יבוס-DP (Decentralized Peripherals) עבור אוטומציה במפעל מהיר ו- Profibus-PA (Process Automation) עבור בטיחות פנימית באזורים מסוכנים. Both גרסאות חולקות ליבת תקשורת משותפת אך שונה בשכבות פיזיות ופרופילי יישומים. פרופ'אבבוס-DP משתמשת בסימן חשמלי RS-485 עם נתונים עד 12 סיביות / 2, בעוד ש- IPA מפעילה כבל רחב של IP1 תחנות כוח ו-F) עם שימוש ב-MPD.

מה זה פרופ'יבוס?

בבסיסו, פרופ'יבוס הוא פרוטוקול רשת עקיפה, מאסטר-עבד המוגדר על ידי תקן הבינלאומי IEC 61158.הרשת מורכבת ממכשירים אחד או יותר שליטה בתקשורת ומכשירי עבדים מרובים שמגיבים לבקשות.מאסטרים יכולים להיות PLCs, DCS בקרים, או מערכות מבוססות מחשב; עבדים כוללים כוננים, I / O, שסתום, וחיישנים כדי להבטיח את המעגל החיוני כדי להבטיח את ה-Cytexiticial כדי לנבאת את מחזור הבקרה.

פרופ'יבוס משתמש בשיטת גישה היברידית: תחנות פעילות (מנהלים) מעבירות אסיקן כדי לקבוע מי יכול ליזום תקשורת, בעוד תחנות פסיביות (עבדים) רק להגיב כאשר מטפלות.אדריכלות זו מספקת הן את הדטרמיניזם הנדרש לשליטה בתנועה והן את הגמישות להתמודד עם מספר גדול של מכשירים - באופן חד-פעמי עד 126 נקודות לקטע (32 עם חזרות) הפרוטוקול תומך בחילופי נתונים מחזוריים (מעבדים) ושכבה תקשורת של תקשורת (pic) באמצעות תצורה של דלקת קישורים (p) באמצעות תצורה של דלקת פרקים (p) באמצעות תצורה (LD) באמצעות תצורה (p) באמצעות תצורה (LD) באמצעות תצורה).

שכבת היישום, המכונה שאלון Application Layer (PAL), מגדיר פרופילי מכשירים - תיאורים סטנדרטיים של פונקציונליות המכשיר.פרופילים קיימים עבור כוננים (PROFIdrive), קודרים, שסתום, משדרים, ועוד סוגים רבים אחרים של מכשירים. סטנדרטיזציה זו מבטיחה התאמה Plug-and-play בין מכשירים מיצרנים שונים, מפתח של גמישות.כאשר מכשיר חדש נוסף לרשת, אפשרות להתחיל באופן אוטומטי לשנות את התצורה ידנית, מבלי לאפשר את הפרמטר הנייד שלו, לעתים קרובות, כדי להוריד את הנתונים ללא פרמטר, מבלי לאפשרות.

כיצד פרופ'יבוס משפר את ייצור קו גמישות

ההשפעה של פרופ'נביבוס על גמישות קו הייצור נובעת ממספר מאפיינים טכניים שביחד יוצרים תשתית אוטומציה מתאימה מאוד.למטה הם המנגנונים העיקריים שבאמצעותם פרופ'יבוס משפר גמישות, התרחבו עם השלכות מעשיות.

תצורה קלה ומודולריות

מערכות קשיחות מסורתיות דורשות חזרות פיזית כאשר חיישן מועבר, פועל חדש נוסף, או תחנה הוא repurposed. Profibus להחליף נקודה לנקודה-to-point wiring עם כבל אוטובוס יחיד, המאפשר למכשירים להיווספו, relocated, או הסרת פשוט על ידי חיבור או ניתוק אותם מעמוד.

המודולריות עוד יותר משופרת על ידי התמיכה של פרופ'בוס בתחנות מרוחקות I/O. כבל אוטובוס יחיד יכול לשרת חלק שלם של קו ייצור, עם תיבות I / O מבוזרות הממוקם ליד התקני שדה.כאשר הפריסה הקו משתנה, תיבות אלה ניתן לעטוף יחד עם החיישנים המחוברים שלהם ומבצעים, ורק כבל האוטובוס צריך להיות מורחב או מתואם - משימה פשוטה הרבה יותר מאשר מאות אותות אנלוגיים או דיגיטליים.

החלפה בזמן אמת וסינכרון

גמישות קו הייצור דורשת תגובה מהירה לתנאים דינמיים, כגון צוואר בקבוק מסך למטה, כלי ללבוש אינדיקציה, או שינוי מתכון. פרופ'יבוס-DP מספק זמני מחזור ⁇ נמוך כמו 1 ms עבור ההתקנה טיפוסית, המאפשר בקרים לקרוא ערכי חיישן ועדכון Actuator להגדיר נקודות בלולאה מסונכרן הדוק.

עבור תהליכים הדורשים סינכרוניזציה ממוקדת אירועים, פרופ'יבוס תומך במבצע isochronous (מצב Isochronous) שבו מחזור האוטובוס נעול במחזור סריקות PLC. תכונה זו קריטית עבור יישומי בקרת תנועה רב-אקשיים - לדוגמה, תיאום servo servo על מכונת אריזה כי יש לשמור על עמדות יחסיות מדויקות למרות גודל המוצר משתנה.

מעקב מרחוק ואבחון

גמישות אינה רק על שינוי תצורה פיזית; היא גם כוללת את היכולת לפקח ולפתור את הקו ממקום מרכזי. פרופ'יבוס מספק יכולות אבחון נרחבות בכל מכשיר.אבחון סטנדרטי כולל מצב המכשיר, שגיאות תקשורת, ואזהרות ספציפיות יישומים (למשל, רמת נוזל נמוכה, טמפרטורה גבוהה).

מפעילי וצוות תחזוקה יכולים לגשת לאדיחונים חיים מממשק אנושי-מכונה (HMI) או מערכת תחזוקה ברמה גבוהה יותר.כאשר מתרחשת תקלה - כגון חיישן או הפסקה מתפתלת - המערכת יכולה להצביע על המכשיר המדויק וסוג של כישלון, לעתים קרובות לפני ייצור עומסים מהירים מאפשר אסטרטגיות תחזוקה חיזוי: מגמות בנתונים (כמו עלייה מוטורית או טמפרטורה עכשווית) ניתן לנתח את המהירות הזמנית במקום לפעול באופן כללי.

שילוב עם מגוון רחב של מכשירים ומערכות

פרופ'יבוס אינו מוגבל ל- I/O פשוט, הוא תומך במכשירים מורכבים כגון כוננים בתדר משתנה, servo Drive, טרמינלים pneumatic, קוראי ברקוד, משקל ומערכות ראייה.כל מכשיר תואם פרופיל סטנדרטי, כלומר PLC מיצרן אחד יכול לדבר עם כונן מעוד ללא תכנות מותאם אישית.

בנוסף, פרופ'יבוס יכול להיות משולב עם רשתות ברמה גבוהה יותר באמצעות שערים אל מערכות מבוססות Ethernet (למשל, Ethernet / IP, Modbus TCP, או Profinet) קישוריות זו מאפשרת החלפת נתונים עם מערכות ייצור (MES), תכנון משאבים ארגוני (ERP), ופלטפורמות אנליטיות מבוססות ענן.לדוגמה, קו ייצור יכול להוריד באופן אוטומטי מתכונים חדשים מ- MES באמצעות Abus-net-to-E, כדי להתאים את גודל הייצור האנושי.

החלפת שיער והחלפת מכשירים

ביישוםים רבים של פרופ'יבוס, ניתן להחליף את מכשירי העבד בזמן שהאוטובוס מופעל ומבצעי – תכונה ידועה כהחלפת חום.כאשר חיישן או מודול I/O נכשל, טכנאי יכול להסיר את המכשיר הישן ולהתחבר באחד חדש.המאסטר מזהה את המכשיר החדש (אם יש לו אותה תצורה) וחוזר על פעולה נורמלית לאחר מספר מחזורי אוטובוס.זה מקטין את הזמן במהלך כישלונות בלתי צפויים, ומאפשרת להחליף את התחזוקה גמישה אפילו כדי לסגור שינויים.

תוצאות חיפוש ויישומים בתעשייה

היתרונות התיאורטיים של פרופ'יבוס הם מתוחזקים בפריסה בעולם האמיתי על פני תעשיות מגוונות.בדיקת יישומים ספציפיים ממחישה כיצד פרופ'יבוס משפר באופן ישיר את גמישות קו הייצור.

חברת הרכב: Rapid Model Changeover

יצרנית הרכב האירופית העיקרית מפעילה קווי ייצור מרובים עבור פלטפורמות רכב שונות.כל פלטפורמה דורשת תוכניות רובוט ייחודיות, כלי ופרמטרים משדרים.על ידי שימוש באוטומציה מבוססת פרופ'יבוס, הצמח יכול לעבור בין מודלים בתוך 30 דקות ולא את המודול האופייני חצי יום הנדרש עם מערכות קשיחות.כאשר מודל חדש מוצג, מהנדסים פשוט להוריד תצורה עדכנית וטרוריטריטורי רובוטים באמצעות פרופ'יבוס; עדיין ירידה של 2 פעמים תחזוקה משופרת.

מזון ו Beverage: גמישות Packaging Lines

במתקן עיבוד מזון המייצר מספר רב של חטיפים ארוזים, קו האריזה חייב להתמודד עם גדלים שונים של תיקיות, טמפרטורות חותמות, ומלא כרכים.השורה משתמשת ב- Profibus כדי לחבר את המאזניים, השקיות, החותמים, והמעבירים.כאשר מעבר משקית 200 גרם לשקית תחזוקה מופחתת של 400 גרם, PLC מחזיר את המתכון החדש ממסד נתונים מרכזי והורדת פרמטרים לכל מכשיר על פני 45 אינץ ', מפסיק באופן אוטומטי, עם החלפת זמן לאטום', ומצמצם את הפחתת, עם ירידה אוטומטית, עם ירידה של החלפתם של החלפתם של החלפתם, עם מהירויות קבוע של החלפתם של פחות.

הפקה: Batch Compliance ו- Flexibility

ייצור תרופות דורש מעקב קפדני ואימות.יצרן חוזה משתמש ב- Profibus-PA בקו המילוי סטרילי שלה כדי לחבר מ"ר זרימה, משדרי לחץ, ומבצעי שסתום. Profibus-PA של השימוש בבטיחות הפנימית של פרופ'יבוס-PA מאפשרים למכשירים להיות ממוקמים באזורים מסוכנים (למשל, ליד Solnt vapors) ללא מוטציות כבדות של התפוצצות. כאשר קו מתואם לתאיומי תרופה אחת ל- 2, לאפשר שינויים מרובים ל-CDC באופן אוטומטי, לשנות את אותם פרמטרים קבועים.

נביחות ומלחמה

במרכז הפצה גדול, מערכת משדרת עם מסיטה, סורקים, ומזומנים נשלטים על ידי פרופ'יבוס.הפריס משתנה עונתית כדי להכיל את הכרכים שיא (למשל, קניות לחופשה) באמצעות פרופ'יבוס מרחוק I/O, המחסן יכול לשנות את אזורי ההגדרה - הסרת חיישנים ועיניים צילום לאורך המעביר - פשוט להצמיד אותם לתוך הבקר באופן אוטומטי, ולהתאים במהירות את הזמן של החלפתוכים.

אתגרים ו-Outlook עתידיים

למרות החוזקות שלה, פרופ'יבוס מתמודדת עם מגבלות מסוימות המשפיעות על הכדאיות שלה בסביבות הייצור המודרניות.הבנת האתגרים הללו חיונית לתכנון אסטרטגיות אוטומציה עתידיות.

אתגרים מרכזיים

  • (FLT:0)Bandwidth ומהירויות מגבילות: ibFLT:1 ; שיעור הנתונים המקסימלי של פרופ'אבבוס-DP של 12 Mbit/s הוא מספיק עבור רוב ייצור דיסקרטי אבל לא מספיק עבור יישומים הדורשים הדמיה ברזולוציה גבוהה או הזרמת נתונים מחיישנים רבים בו זמנית.
  • (FLT:0Cabling Distance and Topology Constraints:FLT) 1 RS-485 רשתות יש אורך פילוח מקסימלי של 1900 מטרים ב 93.75 kbps (קצר לשיעורים גבוהים יותר) יכולים להאריך את זה, אך מורכב להתנצלות דורש התאמה קפדנית והפסקת עץ לחיסון אינם תומכים במקומיים; פרופ'יבוס משתמש בדלפקיד דקוי-סיבי או פריסה לא נוחה לצמחים, אשר עלולים לסווגן.
  • (FLT:0Legacyאינטגרציה: 1FLT) מתקנים קיימים רבים משתמשים במכשירים שאינם זמינים או יש להם יכולת אבחון מוגבלת. integrating אלה לתוך ארכיטקטורה מודרנית, IIoT-enable לעתים קרובות דורש שערים או ממירי פרוטוקול, הוספת עלות ושקיפות.
  • (FLT:0) חידוש ומומחיות: FLT:1 בעוד פרופ'יבוס בוגר, טכנאים ומהנדסים מאומן על פרוטוקולים חדשים יותר מבוסס Ethernet עשויים להיות חסרי ידע ספציפי פרופ'יובוס, שמירה על כוח עבודה מיומן יכול להיות אתגר, במיוחד כמו גילי הבסיס המותקנים.

תחזית לעתיד: הגירה לפרופ'ינט ומעבר

תעשיית האוטומציה מתקדמת לכיוון תקני ה- Ethernet תעשייתיים, בעיקר פרופ'ינט בונה על נקודות החוזק של פרופ'יבוס תוך מתן רוחב פס גבוה (100 Mbit/s ל-1 Gbit/s), גמישות להתנצלות (כוכב, עץ, טבעת), ואבטחת IT משולבת. עם זאת, פרופ'בוס הוא רחוק ממתקנים קיימים רבים ימשיכו להשתמש ב- Profibus במשך עשרות שנים בשל העלות הגבוהה של החלפת שיטות שדה.

טכנולוגיות מתפתחות כמו Time-Sensitive Networking (TSN) ו- IO-Link מעצבים גם את העתיד של גמישות קו הייצור. TSN מספקת תקשורת ⁇ סטית על Ethernet סטנדרטי, פוטנציאל להחליף הן פרופ'יבוס והן פרופ'ינט ביישומים ביצועים גבוהים.IO-Link, תקן תקשורת נקודה לנקודה עבור חיישנים ומבצעים, משלימים את פרופ'יבוס על ידי מתן נתונים אוטומטיים ותצורה של שילוב IO-Linked עבור חיישנים משולבים באופן מלא.

פרופ'יבוס אינטרנשיונל (PI), הארגון שמחזיק את הסטנדרטים של פרופ'יבוס ופרופ'ינט, ממשיך לתמוך בשני הפרוטוקולים. מסמכי מפת הדרכים לטווח ארוך מצביעים על כך שפרופ'בוס יתמוך לפחות עשור אחר, ופרופילי מכשירים חדשים לפרופ'יבוס עדיין משוחררים ליישומים מיוחדים (למשל, שסתוםיפי פעולה מסוכנים) עבור תכנון קווים חדשים, פרופ'טינט מומלץ לעתים קרובות, אבל חוסר יכולת בר קיימא, כאשר מערכת יציבה היא עדיין קיימת, כאשר היא בחירה, עם עלויות, כאשר היא לקבוע סדרי, עם עלויות אפשריות, כאשר הן קיימות, כאשר הן קיימות, כאשר הן קיימות, עם עלויות אפשריות, כאשר הן קיימות, כאשר הן קיימות, כאשר הן קיימות, הן קיימות, הן קיימות, לקבוע עדיפויות, הן קיימות, הן קיימות, אם הן קיימות, עדיפויות, עדיפויות, עדיפויות, עדיפויות, עדיפויות שדה, עדיפויות.

מסקנה

פרופ'יבוס הוכיח את עצמו כעמוד תקשורת חזק, גמיש ואמין המאפשר ישירות לסגל קו הסתגלות קו הייצור.אדריכלות אדונו-עבד, ביצועים בזמן אמת, יכולות אבחון מרוחקות, וכושר תקשורת רחב של מכשירים המאפשרים ליצרנים למקם מחדש קווי מהירות במהירות, להגיב לשינויים בשוק, ולשמור על פריסת זמן גבוה.מרכבה למילוי תרופות, פרופ'בוס אפשרה שיטות ייצור זריזות שהיו אימפולסיביות במיוחד עם טכנולוגיות רגישות לשיטות גמישות, בעוד שעדיין יכולות לפתח גמישות גבוהות יותר, כמו מהנדסים וגמישות.