מהי פרופ'בוס? – קרן טכנית

פרופ'יבוס, קיצור של Process Field Bus (PROcess FIeld BUS), הוא תקן תקשורת דיגיטלית המוגדר על ידי תקן הבינלאומי IEC 61158.התחילה בשלהי שנות השמונים על ידי קונסורציום של חברות תעשייתיות גרמניות בראשות סימנס, הוא תוכנן להחליף את המגבלות של 4-20 מ'A אותות וחיבורים פשוטים של נקודה לנקודה משותפת באוטומציה תעשייתית בזמן.

עבור מומחה אוטומציה בניין, הבנה פרופ'בוס פירושה הכרה בגרסאות הייחודיות שלו, כל אחד מותאם לתחומים ספציפיים של יישומים.שני הגרסאות הנפוצות ביותר הן FLT:0Profibus DP (המכונים "פריפרפרפוסלים") צמצם 1 ו-"FLT":2 Profibus" (Profibus DP) מותאם אישית ל-Ricials-Opating) באמצעות התקן חשמלי רגיל (מופץ מרחוק) , כולל מוטציות) ו-R.

פרופ'יבוס הרש"פ, לעומת זאת, מיועד לתעשיות התהליך ולסביבות קשות.זה משתמש בשכבה פיזית של אוטובוס מנצ'סטר (MBP) המאפשרת לשני הנתונים והכוח לשאת על כבל חד-חוטי יחיד, זה יתרון במיוחד להתקנת חיישנים ומעבירים במקומות מסוכנים או קשים לחוט, כפי שהוא ממלא את בטיחותם הפנימית (Ex-i) תוך שמירה על דרישות תקשורת חלקה עם מקטעי מדויק של קווי-ידי שימוש בטמפרטורה, כמו גם עם מנטרולציה דיגיטלית, כמו גם עם לחץ על ידי מסובייקטקטיבית של לחץ פיזיקלידיקים, כמו גם עם קווידקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקים מדויקים.

היתרון האסטרטגי של פרופ'יבוס בבניית אוטומציה

ההחלטה לפרוס את פרופ'יבוס במערכת ה- HVAC או בניית אוטומציה (BAS) מונעת על ידי צורך במאפיינים ביצועים שפרוטוקולים קונבנציונליים נאבקים לעתים קרובות לספק.בעוד פרוטוקולים ברמה גבוהה יותר כמו BACnet / IP מצטיינים באינטגרציה פיקוח ותיקון ראש, פרופ'בוס מצטיין בשליטה על הציוד הפיזי, בזמן אמתי של היתרונות האסטרטגיים שלו מעבר להשפעה פשוטה, אמינות לטווח ארוך, יעילות תפעולית של בעלות תפעולית.

אמינותה של הסביבה המיסיונרים-קריטית

ביישום HVAC, כשל תקשורת יכול להיות השלכות פיזיות מיידיות. A אבודה נקודת ציון פקודה מצמרר יכול לשבש עומס תהליך קריטי.סימן משוב חסר מ- VFD יכול לגרום לכשלונות מתקפלים ברצף בקרת לחץ סטטי. פרופ'יבוס מטפל בפגיעות זו עם פרוטוקול בקרה על מדיה ⁇ (MAC) שלא כמו מספר רב של עיכובים עם זיהוי (MACC/CD) בשימוש בפרוטוקול סטנדרטי, אשר יכול לסבול מעומסים לא-מפרקיביים, תחת פיקוח גבוה, אשר יכול לסבול מעיכובים לא-מפרקטיקאימילא-מתקניים.

מאסטרים פעילים (בדרך כלל בניית בקרים או PLCs) עוברים אסימוני ביניהם, המבטיחים לכל אחד גישה לאוטובוס בתוך זמן מחזור מקסימלי מוגדר מחזורי זמן מחזורי זמן.לאחר מאסטר מחזיק את האסימון, זה יכול לבדוק את מכשירי העבד המוקצה שלו.זה מבטיח שכל מכשיר ברשת יתקשר בתוך מסגרת זמן צפויה, בדרך כלל בטווח המילימטרי השני עבור פרופ'בול DP.

יכולת ונודור נייטרליות

אחד החסמים העיקריים לחדשנות בבניית אוטומציה הוא ספק Lock-in. Profibus מקטין את זה באמצעות תהליך הסמכה קפדני, להכרה גלובלית מנוהל על ידי פרופ'יבוס הבינלאומי (PI) מכשיר פרופ'יבוס מוסמך מכל יצרן מובטח כדי לשתף פעולה עם כל מכשיר מוסמך אחר ברשת.זה מקל על ידי תיאורים סטנדרטיים סטנדרטיים של המכשיר הידוע בשם GSD (Gäte-Stammda) כאשר התקן חדש, VDerger/Der.

רמה זו של סטנדרטיזציה הובילה לפיתוח פרופילים ספציפיים של פרופ'יבוס לבניית ציוד אוטומציה.פרופיל הרש"פ עבור מכשירים תהליך כולל בלוקים סטנדרטיים עבור מעשים, שסתום, ומעבירים.זה אומר משדר לחץ מ-Endress+Hauser יכול להחליף אחד מ-Senses או Yokogawa, ומערכת הבקרה מזהה באופן אוטומטי את הסוג והמשתנים שלו ללא תכנות מותאם אישית עבור הבעלים, מספק ממריץ משמעותי ומניעה של ציוד תחרותית תחזוקה.

יעילות בזמן אמת ואופטימיזציה של אנרגיה

ביצועי אנרגיה במבנים מודרניים מסתמכים על היכולת להגיב לתנאים משתנים באופן מיידי.מערכות אנלוגיות מסורתיות באמצעות 4-20 mA או 0-10 V אותות יש הגבלה בסיסית: כל משתנה דורש זוג חוטים משלו, והאות הוא זרם פשוט, חד-צדדי או מתח. התאמת מהירות VFD דורש פלט אנלוגי מן הבקר, בעוד קריאה של המהירות בפועל דורשת קלט אנלוגיה נפרדת.

לדוגמה, VFD המחובר באמצעות פרופ'יבוס DP אינו מקבל רק התייחסות מהירה; הוא מעביר בו זמנית את זרם המנוע בפועל, צריכת החשמל בקילווואט, מומנט המנוע, טמפרטורה ממריצים, וקודים פגומים. לולאת משוב עשיר זו מאפשרת אסטרטגיות אופטימיזציה אנרגיה מתקדמות (BAS יכול ליישם בקרה מבוססת דרישה, להפחתת מעריצים או משאבות בהתבסס על עומס בזמן אמתי זמן אמת ולא הקטנת רמת בקרה סטטית של נתונים).

סקאביה מאזור יחיד לקמפוס-Wide Systems

בניית פרויקטים אוטומציה נעת באופן דרמטי בגודל, מיחידת גג אחת בחנות קמעונאית לקמפוס רב-בניה או מתחם בית חולים.רשתות פרופ'יבוס גמישות מספיק כדי להתמודד עם ספקטרום שלם זה. מאסטר יחיד פרופ'יבוס DP יכול להתחבר עד 126 מכשירים על קטע אחד.שימוש חוזר על עצמו, אורך כבל יכול להיות מורחב עד 10 ק"מ, ומאפשרת לתחומים גיאוגרפיים גדולים לקמפוס, סיבים אופטיים, סיבים מהירים, כדי ליצור מספר רב של רשתות אבטחה או כוכבים, או ממושכות.

האופי המודולארי של פרופ'יבוס מאפשר גישה מגובשת להתרחבות.התקנה הראשונית עשויה לשלוט במספר לוחות VFDs ופאנלים מרוחקים I/O. כאשר הבניין משודרג, ניתן להוסיף מכשירים נוספים לאוטובוס מבלי צורך להפעיל כבלים חדשים חזרה לבקר הראשי.תשתית האוטובוס כבר נמצאת במקום, ואת כלי ההנדסה פשוט משלב את הקובץ החדש GSD.

Total Cost of Ownership (TCO) Analysis

כאשר בוחנים את היתרונות הכספיים של פרופ'בוס, חיוני להסתכל מעבר לעלויות החומרה הראשוניות ולבדוק את עלויות ההתקנה והמעגלות של מחזור החיים.ההפחתה ב-wiring היא היתרון המיידי ביותר של TCO. כבל רב-דרופיובוס אחד מחליף עשרות כבלים אנלוגיים נקודה עד לנקודה.עבור צמח הנדסי מרכזי עם 20FDs, כל דורש התחלה / עצירה, מהירות, התייחסות משמעותית ושישים של כבלים של עבודה.

זמן הנציבות גם מופחת באופן דרסטי.במקום תצורה של כל מכשיר באופן ידני באמצעות מתגים דיפ ולוחמי מפתח, המערכת אינגרה קובעת את כל הפרמטרים (זמני הדגמה, נתונים מוטוריים, הגדרות הגנה) על האוטובוס ממכשיר הנדסי יחיד.הפחתת שגיאות ההנדסה, ולוח הזמנים של סטארט-אפ מתכווץ.עלמות במהלך מחזור החיים של המערכת, יכולות אבחון של פרופ'בוס להפחית זמן לתיקון (TRS) להפחתה מיידית ל-ידי טיפול (מדווחים על גבי "ת"מקלט" (מדווחים" (בעיות טיפול מיידי) או "מסלולאריכים") או "מסלולאריכים" (מסלולאריכים" (מפרק" (מקלט" (מקלט" (מדווחים" (מפרקים) על גבי מחזור זמן קצר) על גבי מחזור זמן קצר) על גבי מחזור זמן קצר) על גבי מחזור זמן קצר) על גבי מחזור זמן קצר) על גבי מחזור החיים של ניתוח מוקדם יותר מאשר "מ" (מספקי תיבות של ניתוח מוקדם יותר מאשר "מספקת" (מדווחים על גבי מחזור זמן קצר על גבי מחזור זמן קצר) על גבי מחזור זמן קצר) על גבי מחזור החיים של ניתוח מוקדם יותר מאשר "מספקות" (מ"

יישומים ספציפיים ושימוש במקרים של בניינים מודרניים

בעוד היתרונות התיאורטיים משכנעים, הערך האמיתי של פרופ'יבוס מוכח ביישומים ספציפיים, תובעניים בתוך מבנים מודרניים.העוצמה והמהירות שלה להפוך אותו לפרוטוקול של בחירה עבור כמה מערכות משנה בנייה קריטיות.

אופטימיזציה של צמחים מרכזיים (Chillers, Boilers, Cooling Towers)

הצמח המרכזי הוא הלב של מערכת מכנית של בניין, ולעתים קרובות הצרכן האנרגיה הגדול ביותר שלה. Chillers, רתיחה, משאבות ומגדלי קירור חייב לפעול בתזמורת מדויקת כדי למקסם את היעילות. Profibus DP הוא בדרך כלל פרוס כאן כדי לחבר את עומסי הציוד העיקריים ו VFDs. לדוגמה, רצף של פעולות עבור תחנת מים צמר יכול לקרוא על הבמה כאשר הבניין הוא מתחיל מעל לחץ רגיל, במקום לחץ על גבי BAS ישירות, במקום לחץ רגיל, במקום להפעיל את הלחץ הנוכחי.

כמו כן, VFDs עבור משאבות מים צמרמורת ומשנית משאבות מים מחוברות באמצעות פרופ'יבוס. BAS יכול ליישם אסטרטגיות מתקדמות כמו איפוס מים צונן, איפוס מים מלוכדים, וזרימה ראשונית משתנה.ה משוב בזמן אמת מ- VFDs מאפשר BAS לשלוט בדיוק נקודות לחץ שונים, צמצום צריכת האנרגיה על ידי 50 אחוזים בהשוואה למהירויות קבועות של זמן פנויה, למנוע את יכולת בקרה קצרה או לוח הבקרה.

יחידות ניווט אוויר (AHUs) ו-טרמינלים

יחידות מיזוג אוויר גדולות (AHUs) הן סטיות מורכבות של מעריצים, סלילים, לחים וחיישנים.שליטה בהם דורשות יכולת I / O. AHU טיפוסי צריך לקרוא חיישנים טמפרטורה מרובים (חזרה, פריקה, מעורב, בחוץ), חיישנים, לחץ סטטי עוברי לחץ, תחנות זרימה אוויר, ואת הסטטוס של VFD זה גם צריך כדי לשנות את לוחות דיגיטליים, ו-Fticials, עיגולים בודדים, עיגולים בודדים.

פרופ'יבוס DP מרחוק I / O בלוק ממוקם ישירות על מסגרת AHU פותר בצורה מסודרת את הבעיה הזאת.כל החיישנים ומבצעים הם חוטים לבלוק I / O המקומי, אשר מתקשר עם ה- PLC הראשי או BAS בקר באמצעות כבל יחיד פרופ'יבוס.זה מקטין את עבודת ההתקנה, מפשט בעיות פתרון 2 (שדה המבודד ל- I/O), ומספק מחסנים מהירים כגון יחידות הפעלה של VV מצוינות, כמו בקר, כגון הפעלת טרמינלים, כלומר, כגון הפעלת טרמינלים, כלומר, הפעלת טרמינלים, טרמינלים, כגון טרמינלים, טרמינלים, כלומר, טרמינלים, כגון טרמינלים, טרמינלים של מערכת ההפעלה VV, מאפשר טרמינלים, כלומר, כלומר, טרמינלים, טרמינלים, טרמינלים, טרמינלים, טרמינלים, כלומר, עבור טרמינלים, טרמינלים של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה VV VV V

תאורה חכמה ושילוב עיוור

בעוד בקרת תאורה משתמשת לעתים קרובות פרוטוקולים ייעודיים כגון DALI, שילוב תאורה ושליטה עיוורת לתוך לוגיקה BAS רחב יותר דורש שער. פרופ'יבוס משמש כעמוד אחורי חזק עבור שילוב זה.באמצעות שער פרופ'יבוס-ל-ל-DALI, BAS יכול לשלוט בו זמנית סיכה אישית ולקרוא בחזרה צריכת אנרגיה ומצב מנורה.זה מאפשר אסטרטגיות מתקדמות כמו יום קצירת אור ודיקור מבוסס כי הם מנפחים את אותות HAC תקועים עם מערכת חימום.

אנרגיה ובקרת חשמל

מבנים מודרניים דורשים תת-מטר אנרגיה מפורטת לציית לקודים כמו ASHRAE 90.1 וכדי להקל על שטרות Tenant . Power מטרים עם פרופ'יבוס DP קישוריות (כגון סדרת סימנס SENTRON או סדרת שניידר אלקטריק) ניתן להתקין בטרמינלים הראשי, לוחות תת-הפצת משנה, וציוד גדול.

תוך הפחתה של מטרים אלה לרשת פרופ'יבוס מאפשרת למערכת ניהול BAS או אנרגיה (EMS) לבצע עומס בזמן אמת לשפוך במהלך תקופות הביקוש שיא, יעילות ציוד ביצועים, וליצור דוחות אנרגיה מפורטים מבלי לדרוש רשת מ"מ נפרדת.הדיוק והמהירות של מ"ר כוח פרופ'יבוס" דיגיטלי באופן משמעותי מאמת את שיטות הדופק בשימוש עם מ"כ פשוט.

פרופ'נביבוס בקונטקסט של IIoT ותעשייה 4.0

האבולוציה של אוטומציה בנייה יותר ויותר תואמים עם האינטרנט התעשייתי של דברים (IIoT) מנהלי מוליכות מצפים לגשת לנתונים מרחוק, לבצע ניתוחים מתקדמים, ולשלב את המערכות שלהם עם פלטפורמות ענן. פרופ'בוס הוא בעל נטייה טובה לגשר על הפער בין הטכנולוגיה המבצעית (OT) של רמת השדה והטכנולוגיה (IT) של הארגון.זה מושג באמצעות שערים מיוחדים שפרופ'טבוס' לרשתות גבוהות יותר לפרוטוקולים המבוססים על פני דפדפנים.

אדריכלות נפוצה כוללת מאסטר פרופ'יבוס DP בקומת הצמח המחובר לשער Ethernet החושש את נתוני התהליך כמו תגי שרת OPC UA או MQTT או MQTT נושאים, זה מאפשר פלטפורמות ניתוח ענן כדי להזיז נתונים של אלפי מכשירים המחוברים ל- Profibus-Computer אלגוריתמים , בעוד אלגוריתמים של תחזוקה חיזוי יכול לנתח את הנתונים מחובב קירור VFD או את הטמפרטורה של כדורעף מהיר, כמו גם אלגוריתמים של אלגוריתמים, כאשר הם נמצאים ברמה גבוהה ביותר של ענן, כאשר הם נמצאים ברמה גבוהה ביותר, כמו גם אטומית של אטומית של אטומית של אטומית של אטומית של אטומית של אטומית של אטומית של אטומית של חיזוי גבוהה יותר של אחסון בענן, כאשר הם נמצאים ב-מתקני אבטחה גבוהה יותר של אטומים של אטומים חיתוך ענן.

שיקולים מעשיים לאינטגרציה ולפתרון בעיות

הביצועים של רשת פרופ'יבוס תלויים במידה רבה באיכות ההתקנה הפיזית שלה.בניגוד למערכות Ethernet Plug-and-play, פרופ'יבוס דורש תשומת לב לפרטים במהלך תכנון וביצוע כדי להבטיח תקשורת ללא שגיאות.

תכנון רשת ושכבות פיזיות הטובות ביותר

פריסה מוצלחת מתחילה עם wiring ולסיום הנכון.כבל פרופ'יבוס DP חייב להיות זוג מעוות מגן עם אימפולס אופייני של 150 הומסים.המגן צריך להיות מוטבע בנקודה אחת, בדרך כלל באדון או בר קרקעי מרכזי, כדי למנוע לולאות קרקעיות (או יותר) גם העדכונים הפיזיים של קטע האוטובוס דורש מתווך פעיל.

מלכודות נפוצות וגישות אבחון

הבעיות הנפוצות ביותר ברשת פרופ'יבוס הן בעיות שכבתיות פיזיות: קוטביות לא נכונה (A / B קווי החלפת), החסרה או לא נכונה, המשכיות מגן ירודה, ואורךי עוקץ מופרזים (כבלים גנובים) כל מכשיר ברשת צריך להיות כבל טיפה קצר לתא המטען הראשי, אידיאלי פחות מכמה מטרים.

עבור בעיות מתקדמות לפתרון, מנתחי רשת כמו PROFITRACE או או oscilloscope יכולים לדמיין את איכות האות RS-485. a נקי, אות רבוע עם קצוות חדים ו נדנדה מתח מוגדר מצביע על רשת בריאה. A רועשת או מלוטשת אותות מרמזת על תקלות סתימות של מיקום, סיום לא תקין, או אורך רשת מופרז.

מסקנה

פרופ'יבוס נותרה בחירה מאוד רלוונטית וטכנית מעולה לדרישות השליטה התובעניות של מערכות HVAC ו-Build Automation. הביצועים הסטלניסטיים שלה מבטיחים אמינות לתהליכים קריטיים, בעוד הפרופילים הסטנדרטיים שלה מבטיחים יכולת בין-מערכת אקולוגית עצומה של מכשירים מיצרנים מתחרים.המעבר מ אנלוגיה המתפתלת ל- Profibus דיגיטלי בחזרה מפחית את העלות הכוללת של בעלות באמצעות עלויות התקנה נמוכות, עמלות, יעילות, ויכולות אבחון חזקות ואבחון שמפחיתות.

כשמערכות בנייה הופכות מורכבות יותר ומבוססות על נתונים, פרופ'יבוס מספק בסיס איתן לאינטגרציה, המסוגלות לנסח את הפער לפלטפורמות ה-IIoT ולניתוחי ענן.עבור מהנדסים, מנהלי מערכת, ומנהלי מתקן המבקשים תשתית תקשורת אמינה, מדרגית ויעילה לצמחים מרכזיים, AHUs ומערכות ניטור אנרגיה, פרופ'בוס מציע תקן בוגר ומוכח שממשיך לספק הטבות פיננסיות ומבצעיות.