פרופ'בוס הרש"פ למען הסביבה האומללה

אוטומציה תעשייתית בסביבות מסוכנות - שבו גזי נפץ, אבק או נוזלי דלגן נמצאים - פרוטוקולי תקשורת דורשים שאינם רק חזקים, אלא גם בטוחים באופן מהותי. פרופ'בוס הרש"פ (Process Automation) צמחו כסטנדרט שדה מוביל בתנאים כאלה, המציע שילוב ייחודי של אמינות, בטיחות, יעילות על בסיס MBP (ניהול אוטובוס מסטר) המופעל על ידי מערכת דלק כימי, כולל יכולת ייצור מינימלית של דלק כרייה.

במאמר זה, אנו חוקרים את היתרונות המרכזיים של השימוש ב- Profibus PA בסביבות מסוכנות, מתכונות בטיחות משופרות והודעות נתונים אמינות להקל על שילוב, קנה מידה, ויעילות כוללת של עלויות.We גם לבחון יישומים בעולם האמיתי ולהשוות את פרופ'ובוס PA עם פתרונות שדה תעופה חלופיים.

תכונות בטיחות משופרות

בטיחות פנימית והתאמה עם סטנדרטים בינלאומיים

אחד היתרונות הקריטיים ביותר של פרופ'בוס הרש"פ הוא התמיכה שלו בביטחון פנימי (IS) בטיחות אינטרינוסקית מבטיחה כי ציוד חשמלי וחיוט לא יכול לשחרר מספיק חשמל או אנרגיה תרמית כדי להצית אווירה מסוכנת, אפילו בתנאים פגומים. פרופ'אבוס הרש"פ נועד לפעול בתוך גבולות האנרגיה המוגדרים על ידי סטנדרטים בינלאומיים כגון: LTXLTFalration 1 ו-II) על ידי אזור תפוצה 2, 2, 000 (אזורים) חץ 2, 2, 000) חץ אוויר חם (אזורי) חץ 2, 2, 2, כולל חץ 2, 000).

שכבת MBP משתמשת אות מקודמת ב-31.25 kbps, אשר הוא חזק מטבעו נגד רעש חשמל ותנודות כוח. כאשר בשילוב עם מחסומים בטוחים באופן פנימי או מנטרטורים, פלחי הרש"פ פרופ'יבוס הופכים להיות מוסמך לשימוש באזורים המסווגים ביותר.זה מבטל את הצורך במתקני התפוצצות מסיביים וסימולציות מערכת עיצוב ותחזוקה יכול להיות מאושר במקום מהנדסים נרחבים באופן משמעותי ללא אמצעי הגנה ואפקטיביים באופן משמעותי.

כוח ונתונים על כבל יחיד

פרופ'יבוס הרש"פ משתמשת באוטובוס דו-חוטי בו זמנית מספק כוח ומעביר נתונים למכשירים שדה.בסביבות מסוכנות, זה מקטין את מספר חדירה הכבלים לקירות המכילות, מצמצם את נתיבי הדלפה ואת מקורות הטיהור הפוטנציאליים.הפרוטוקול תומך במכשירים המופעלים על ידי אוטובוסים עד 35 מ"א ב-9-32 V DC, אשר מספיק עבור רוב המדרים, המתרגלים, החיישנים, וחיישנים, עם דרישות כוח גבוהות יותר, עדיין יכול לשמש גם באמצעות מספר אספקת חשמל, תוך שמירה על ידי צוות אבטחה, תוך שמירה על ידי מספר נמוך יותר, תוך כדי שמירה על ידי מספר מוגבל של כוח.

הבטיחות הפנימית של פרופ'יבוס הרש"פ עוד יותר מוגברת על ידי השימוש של זוגות פלח המראים אותות פרופ'יבוס DP (RS-485, עד 12 Mbps) לסיגנלים של פרופ'בוס הרש"פ.זוגות אלה כוללים בידוד גלילבני ועיגולים הנוכחיים המגבילים, המבטיחים כי כל אשמה על פי פלח הרש"פ אינה מתפשטת לחדר הלא-ארכי מסוכן זה מאפשר הפרדה בטוחה ורמתית נמוכה של מערכת בקרה.

יכולת אבחון לתחזוקה מונעת

מעבר לבטיחות פנימית בסיסית, פרופ'יבוס הרש"פ מציע מידע אבחון נרחב המסייע למנוע תאונות.מכשירי שדה יכולים לדווח על תנאי אזהרה כגון ההידרדרות החיישן, טמפרטורה גבוהה או תקלות חומרה באוטובוס. נתונים אבחון בזמן אמת זה מאפשר למפעילים לבצע תחזוקה חיזוי לפני שכישלון מתרחש, צמצום הסיכון לסגת השבתות בלתי מתוכננות בסביבות נפץ.

שחזור נתונים

שכבה פיזית Robust

השכבה הפיזית של פרופ'וב הרש"פ מבוססת על תקן MBP (IEC 61158-2), המשתמשת ב- מנצ'סטר ⁇ . מנצ'סטר ⁇ מבטיחה שלכל חלק יש מעבר באמצע התקופה, מה שהופך את האות לשעון עצמי ופחות רגיש לשגיאות תזמון.

מכיוון שהשכבת הפיזית MBP משתמשת בתוכנית מודולציה נוכחית, היא מאוד חיסונית להפרעות אלקטרומגנטיות (EMI) ממנועי, משאבות ותדירות משתנה מניעה משותפת בתעשיות מסוכנות.הגילוי השונה דוחה רעש משותף, ומבטיחה כי שחיתות נתונים היא נדירה ביותר גם כאשר כבלים לרוץ לצד קווי כוח גבוה.אמינות זו קריטית עבור מערכות בטיחות (SIS) והפסקת חירום (ES) שבו יכולות להיות פונקציות תקשורת הרסניות.

תזמון זמני לבקרת תהליכים

פרופ'יבוס הרש"פ משתמשת במודל תקשורת אד-עבד עם מנגנון לעקוף את ה-DP backbone.המגזר PA קשור בדרך כלל באמצעות זוג לרשת DP פרופ'יבוס, אשר מטפל בתקשורת ביקורתית בזמן.חילופי הנתונים המחזוריים בין מכשיר פרופ'בוס הרש"פ לבין שליטתו המוקצה מתרחשת במרווחים קבועים (למשל, כל 10-100), ומאפשרת ל- mreatives להיות סגורה עבור מערכות ניהוליות, כאשר הן חייבות להיות סגורות, כאשר הן סגורות, חסומות, כאשר הן קבועות, הן יכולות להיות סגורות, הן קבועות, וקבועות, כאשר הן יכולות להיות סגורות, כאשר הן קבועות, הן יכולות להיות סגורות, הן יכולות להיות סגורות, הן קבועות, כאשר הן יכולות להיות סגורות, כאשר הן יכולות להיות סגורות, והן מכוונות לנבאות, כאשר הן קבועות, כאשר הן קבועות, כאשר הן יכולות להיות סגורות, כאשר הן קבועות, הן קבועות, הן קבועות, והן יכולות להיות סגורות, כאשר הן קבועות, כאשר הן יכולות להיות סגורות, הן יכולות להיות סגורות, הן יכולות להיות סגורות, הן קבועות, הן יכולות להיות סגורות, הן יכולות להיות סגורות, הן יכולות להיות סגורות, והן

בנוסף לתקשורת מחזורית, פרופ'יבוס הרש"פ תומכת בשירותי ציליקל לפרמטריזציה, קליברציה ואבחון.שירותים אלה מטופלים ברקע מבלי להפריע לנתונים בזמן אמת, ולהבטיח כי מידע ביקורתי בטיחות תמיד זמין בדיוק בעת הצורך.

שילוב ובינלאומיות

חיבור ללא ים עם פרופ'יובוס DP

אחד היתרונות החזקים של פרופ'יבוס הרש"פ הוא תאימות הטבועה שלה עם פרופ'יבוס DP (Decentralized Peripherals), שדהבוס הפרוסים ביותר עבור אוטומציה במפעל.באמצעות מקטע או קישור מכשיר, פלחי הרש"פ הופכים שקיפות של רשת DP Profibus DP.זה אומר כי מכשירים אוטומציה (למשל, לחץ, משדר, רמות, חיישנים יכולים להשתלב ישירות פרוטוקולים או מתרגמים ללא טרה.

זוג ה-DP/PA מטפל בהמרות מהירות השידור (מ-12 Mbps למטה עד 31.25 kbps) ומספק את הכוח הדרוש ואת בידוד הבטיחות הפנימי של ה-Intrinsic. מנקודת המבט של מאסטר PLC או DCS, המכשירים הרש"פ מופיעים בדיוק כמו עבדים DP, באמצעות אותם GSD (תחנת כללי) לתצורה. גישה הנדסית מאוחדת זו, מצמצם את המלאכות, ומזרזת חלקים, מאיצה.

תמיכה בפרופילים מרובים

פרופ'יבוס הרש"פ עוקב אחר פרופילי מכשירים סטנדרטיים עבור כלי תהליכים, כגון פרופיל הרש"פ 3.0 ואילך.פרופילים אלה מגדירים פרמטרים והתנהגויות משותפות למכשירים של אותה כיתה, הבטחת יכולת בין ספקים.לדוגמה, משדר לחץ מ-Endress+Hauser יכול להיות מוחלף על ידי אחד מ-S סימנס או יוקוגאווה מבלי להתפשר על מערכת הבקרה.

יכולת בין-אופרציה חשובה במיוחד בסביבות מסוכנות שבהן רטרופיטינג או הרחבת צמח קיים היא נפוצה. המפעילים יכולים לערבב מכשירים מיצרנים שונים באותו מגזר אוטובוס, כל עוד הם עומדים באותה גרסת פרופיל.תחרות זו בין ספקים מניעה חדשנות ויכולה להוריד את עלויות מחזור החיים.

שילוב עם מערכות מארחות וניהול נכסים

פרופ'יבוס הרש"פ תומכת במודלים סטנדרטיים של תקשורת בין שדות תעופה כמו H1 של FOUNDING פילדבוס, אבל הערימה הפשוטה יותר וצריכת החשמל הנמוכה יותר מקלה ליישם את המכשירים של בטיחות פנימית ואבטחת מערכות PLC המודרניות מציעות תמיכה מקומית עבור פרופ'יבוס הרש"פ באמצעות ממשקי אד"ל DP.בנוסף, תוכנת ניהול נכסים (למשל, PACTware, שדה זהירות) יכולה לגשת לרש"פ מסוכנת, באמצעות למערכות הכבלים, ללא מגבלות, ועדכונים, ועדכונים, חסוחות, ללא מגבלות ברירת מחדל, ועדכונים, פתרון כבל, ועדכונים, פתרון בעיות, ללא מגבלות ברירת מחדל, , , ללא מגבלות ברירת מחדל, , אפשרות לתוכנות ניהול נכסים (כגון, פתרון כבל, ועדכונים מרחוק, , , , , , , , , פתרון לתוכנות ניהול נכסים).

ירידה בירידה ו Fault Tolerance

אפשרויות לזיהוי ואפשרויות Redundancy

רשתות פרופ'יבוס הרש"פ יכולות להיות מתוכננות עם undancy ברמות מרובות.אדריכלות נפוצה משתמשת מאסטרים DP אדומים וזוגיים מקודמים כדי להבטיח כי כשל רכיב יחיד אינו מפסיק ייצור.על פי חלק הרש"פ עצמו, מכשירים יכולים להיות מחוברים בשרשרת daisy או תא המטען-and-s Topology. שכבת ה- MBP מזהה אוטומטית מעגלים קצרים וכשלונות אוטובוס-off, המאפשרים מסוכנים להמשיך להיות מעורבים עם ההתערבות ידנית או חסועתית.

הודעות אבחון מהמכשירים של הרש"פ יכולות להזהיר את המפעילים לפיתוח נושאים כגון רכיב חיישן כושל, התנגדות בכבלים גבוהה או לחות בתוקפנות בתיבת צומת.על ידי תגובה לאזהרות אלה באופן יזום, צוותי תחזוקה יכולים לקבוע תיקונים במהלך הפסקות מתוכננות, צמצום זמן השבתה בלתי מתוכנן באופן דרסטי. צמחים רבים מדווחים כי רשתות פרופ'יבוס הרש"פ יש 99.9% או יותר מ שנים של פעילות.

בעיות סימולציה עם כלים מתקדמים

כלים אבחון כמו פרופ'יבוס הרש"פ לפקח (למשל, Procentec ProfiTrace או Softing NetMirror) מאפשרים למהנדסים לנתח את איכות השכבות הפיזיות, עומס האוטובוס וזמני תגובה למכשירים. באזורים מסוכנים, כלים אלה יכולים לשמש מהצד הבטוח של בן הזוג כדי להעריך מעמד רשת ללא פתיחת מחסנים עמידים.זה מקטין את החשיפה של טכנאים לסביבות מסוכנות ומהירות של רזולוציה.

סקלאה

ממתקנים קטנים עד גדולים

פרופ'יבוס הרש"פ מסקאלה אחת עם ארבעה או חמישה מכשירים למאות מכשירים המתפשטים על פני מספר רב של פלחים.כל פלח יכול לתמוך עד 32 מכשירים (עם חזרות, עד 126 כולל), ופערים מרובים ניתן לשלב באמצעות DP/PA בני זוג.האוטובוס יכול להיות עץ ליניארי, כוכב, או שילוב, המציע גמישות לצמחים עם פריסות כימיות גדולות או בתי קפה, לעתים קרובות, כולל כמה רשתות בקרה מרכזיות של פרופ'סמ"מ"מ"מ"מ, כולל מספר מרכזי, מספר מרכזי, כולל מספר רב של קומפקטיות.

מכיוון שפרופ'יבוס הרש"פ היא תקן בוגר ופתוח הנשלט על ידי PROFIBUS International (PI), מכשירים וכלים חדשים משוחררים ברציפות. ניתן לשלב את הרחבת הצמח באמצעות הוספת קטעים חדשים וזוגות, מבלי לדרוש רשת שלמה מחדש עיצוב.

תמיכה ב-WiFial Extension (Optional)

למרות פרופ'יבוס הרש"פ מחווט, ניתן להרחיב את הרשתות האלחוטיות באמצעות שערות (למשל, PROFIBUS ל-WLAN או ל-WileHART) עבור ניטור מרחוק באזורים מסוכנים שבהם קלינג הוא לא מעשי.שערים אלה שומרים על דירוג הבטיחות הפנימי של פלח הרש"פ תוך מתן איסוף נתונים ממקומות קשים לסח כגון מיכל או צינורות.

עלויות-אווירה

עלויות ההתקנה הנמוכות

בטיחות פנימית עם פרופ'יבוס הרש"פ מבטלת את הצורך במתחים כבדים וצפופים לתקני שדה.במקום, מכשירים יכולים להיות רכובים בקופסאות צומת סטנדרטיות עם ערכים פשוטים יותר של כבל.אוטובוס הדו-חוט מפחית עלויות עד 60% בהשוואה לנקודות מסורתיות עד לנקודה 4-20 מ"א, שכן כבל אחד יכול לשרת מכשירים מרובים.

זוגות סגמנט ואספקת חשמל הם מודולרי, המאפשר מהנדסים בגודל כוח עבור כל פלח בדיוק. Power אספקת מודולים עם מחסומים בטיחותיים מובנה (למשל, מודלים של פפרל + Fuchs או Turck) לאחד חומרה, עוד צמצום חלל פאנל ומורכבות מעייפת.

עלויות תחזוקה מופחתות ומחזור חיים

היכולות האבחון של פרופ'יבוס הרש"פ מאפשרות תחזוקה חיזויית, צמצום הצורך בבדיקות שגרתיות באזורים מסוכנים.ביקורי אתר מעטים יותר מתכוונים לחשיפה נמוכה יותר לסיכון ולהפחתה בהוצאות התחזוקה. כאשר מכשיר נכשל, החלפת היא פשוט הודות לטבע "הקליד-ומשחק" של הרש"פ: ה- DCS מזהה באופן אוטומטי את המכשיר החדש ומגביר את התצורה שלו, מצמצם את זמן השבתה.

יתר על כן, רכיבי פרופ'יבוס הרש"פ זמינים באופן נרחב מיצרנים מרובים, שמירה על חלקים בודדים עולה תחרותית.היסטוריית ההתקנה הארוכה ותמיכה טכנית נרחבת מארגונים כמו PI להבטיח שהמהנדסים יוכלו למצוא עיצובים התייחסות ועצות לפתרון בעיות בקלות.

יישומים בתעשיות מסוכנות

נפט וגז

בנפט וגז במעלה הזרם (פלטפורמות, ראשים, FPSOs), פרופ'יבוס הרש"פ משמשת ללחץ ניטור, טמפרטורה, זרימה ורמה על כלי חתירה צינורות. בטיחות פנימית מאפשרת לכלים להיות ממוקמים ישירות באזור 0 אזורים הסמוכים ל- Wellheads. Downstreamries להשתמש ב- Profibus PA לניהול כוויות, דחיסה שליטה, ו-au- geltgingstopationer פרוטוקולים של EMGI הוא בעיקר.

כימיקלים ותרופות

צמחים כימיים עם פותרים תנודתיים מסתמכים על פרופ'יבוס הרש"פ עבור כורים אצווה, עמודות דינקיה ואזורי אחסון.היכולת להגדיר מכשירים מרחוק באמצעות האוטובוס מפחיתה את החשיפה של המפעילה לכימיקלים מסוכנים.בייצור תרופות, שבו הגנה נקייה ופיצוץ נדרשים שניהם, פרופ'בוס הרש"פ תומכת בעיצובים היגניים ותואמים להנחיות GMP.

עיבוד Mining and מינרלים

סביבות המיון כרוכות לעתים קרובות אבק מבוהל (coal, sulfur) וגזים (methane) פרופ'יבוס הרש"פ ניתן לפרוס במנהרות תת-קרקעיות וצמחים משטחים כדי לשלוט במעריצים, חגורות העברה וציוד עיבוד או או אונים.השכבות הפיזיות העגובות עומדות בפני רטט ולחות גבוהות, בעוד בטיחות פנימית מונעת חריפות של אבק או מתאן.

הדור של כוח

בתחנות כוח מכוסות גז ותחנות כוח תרמיות, פרופ'יבוס הרש"פ לפקח על מים רותחים, טיפול בגז פלון ומערכות אספקת דלק.תזמון הקבעיסטי שלה משמש במערכות בקרת כוויות קריטיות של כוויות בטיחותיות. צמחים המייצרים הן כוח והן קיטור לשימוש תעשייתי מיכולתו של פרופ'בוס PA לשלב הן את התהליך והן לנפץ I/O ברשת אחת.

השוואה עם Alternative Fieldbuses

פרופ'נביבוס PA לעומת FOUNDATION Cbus H1

הן פרופ'יבוס הרש"פ והן ב- FOUNDING Cbus H1 הן IEC 61158-2 מקבילות ומציעות בטיחות פנימית, כוח על האוטובוס, ושיעורי נתונים דומים (31.25 kbps) עם זאת, לפרופ'בוס PA יש ערימה תקשורת פשוטה יותר, מה שהופך אותו קל יותר ליישם בהתקני בעלות נמוכה.

פרופ'נביבוס PA לעומת HART

HART הוא פרוטוקול דיגיטלי היברידית-אנליג כי מעלים אות דיגיטלית על לולאה מסורתית 4-20 mA. בעוד HART ניתן להשתמש באזורים מסוכנים עם בטיחות פנימית, הוא איטי יותר (1.2 kbps) ואינו תומך במספר מכשירים על כבל יחיד.עבור צמחים גדולים עם מאות מכשירים, יכולות מרובות של פרופ'בוס PA-rops להפחית את התשתית המחוספסת והעלויות הנאות, אך עדיין בשימוש ביישומים נפוצים.

פרופ'נביבוס PA לעומת 4-20 mA Analog Systems

לולאות 4-20 מ"א מסורתיות דורשות כבל אחד (שניים או ארבעה חוטים) למכשיר.בסביבות מסוכנות, כל לולאה חייבת להיות בטוחה באופן מהותי, לעתים קרובות הדורשת מחסומים יקרים לערוץ.אוטובוס שני-חוט של פרופ'יובוס הרש"פ משמש עד 32 מכשירים עם כבל בודד ומחסום, חיתוך עלויות ההתקנה על ידי יותר ממחצית.

מסקנה

פרופ'יבוס הרש"פ מציעה שילוב משכנע של בטיחות פנימית, העברת נתונים אמינה, קלות שילוב, קנה מידה וחסכוני לסביבות מסוכנות.דבקותה בסטנדרטים בינלאומיים כמו ATEX ו- IECEx מבטיחה כי המפעילים יכולים לפרוס את הפרוטוקול עם ביטחון באטמוספירה המפחידה ביותר.היכולת להתקני כוח ולתקשר על פני כבל חד-פעמי באופן משמעותי מצמצם את עלויות ההתקנה והתחזוקה, בעוד שתהליך התזמון הזמני תומך באבטחה ההדדיבית ביותר.

ככל שאוטומציה של תהליך ממשיכה לנוע לקראת הדיגיטליזציה ו-IIoT, פרופ'יבוס הרש"פ נותרה עמוד השדרה איתן, מוכח בתחום לתקשורת אזורית מסוכנת בתחום החרושת.עבור מהנדסים מעצבים צמחים חדשים או שדרוג מתקנים קיימים, פרופ'יובוס PA הוא פתרון בוגר, אמין הממזער את הסיכון וממקסים את היעילות התפעולית.