פרופ' נובובוס ופרופ'ינט באוטומציה תעשייתית

רשתות אוטומציה תעשייתיות מהוות את עמוד השדרה של ייצור מודרני ובקרת תהליכים, המאפשר מכונות, חיישנים, פועלים, ובקרים להחליף נתונים באופן אמין בזמן אמת. בין פרוטוקולים רבים של שדהבוס ותיאולוגיה תעשייתית, פרופ'יובוס ופרופ'ינטבלט עומדים כשני פתרונות הפרוסים ביותר ברחבי העולם.שנים פותחו על ידי אותו ארגון - פרופ'ובורואמפ; פרופ'ינט הבינלאומי (PI) – אך הם מתייחסים באופן יסודי לדורות של רשתות חברתיות.

פרופ'יבוס, שדה תעופה סדרתי בוגר שהוצג בסוף שנות השמונים, הוכיח את ערכו באינספור מפעלים, זיכוכים ותחנות טיפול במים. Profinet, פרוטוקול Ethernet תעשייתי מודרני שהושק בתחילת שנות ה-80, מביא מהירות גבוהה, גמישות ושילוב חלק עם משרדי ורשתות ארגוניות.בחירה ביניהם דורשת הבנה עמוקה של הארכיטקטורה שלהם, מאפייני הביצועים שלהם, ואת הדרישות הספציפיות של היישום שלך מספק מאמר מקיף, עוזרי צוות עוזר, עוזר למנהלים, כדי לקבל תמיכה מרחוק, מנהלי מערכת ניהולי מערכת פתוחה.

פרופ'נביבוס: The Established Fieldbus Standard

מקורות ופיתוח

פרופ'נביבוס (Process שדה Bus) הוקמה בשנת 1987 על ידי קונסורציום של חברות גרמניות כולל סימנס, בוש, Klockner-Moeller.The המטרה הייתה ליצור מערכת תקשורת דיגיטלית עצמאית של ספקים למפעלים ואוטומציה של תהליכים.המפרט הראשון פורסם ב-1991 ועד מהרה הפך לסטנדרט לאומי גרמני (DIN 1924-5 לפני שהשגת מעמד בינלאומי כמו IEC11.

אדריכלות טכנית

פרופ'יבוס משתמש מדיום תקשורתי - בדרך כלל כבל נחושת RS-485 מעוות עם אימפולס אופייני של 150 ⁇ - פועל בשיעורי נתונים מ 9.6 kbps עד 12 mbps.הרשת העליון היא רק קו אוטובוס, עם מכשירים המחוברים בתצורה daisy-chain באמצעות ממונחים בכל אחת עד כדי למנוע השתקפות.האורך המקסימלי תלוי במרחק של עד 1,200 מטרים, בעוד ש- 100 מטרים בלבד ניתן להרחיב את קצב ה-160 מטרים.

תקשורת היא מודל של (FLT:0) מנהל-עבדו של אלוהים 1 (או מאסטר-server) מודל (או מאסטר יחיד (בדרך כלל רכז PLC או DCS) מחזיק את הסימון ויזום חילופי נתונים עם כל מכשיר עבד (רגישים, פועלים, מניעים, מרוחק I / O) במחזור מכריע.

פרופ'נביבוס וריאציות

שני פרופילים עיקריים קיימים בתוך משפחת פרופ'בוס:

  • (FLT:0)Profibus-DP (Decentralized Periphery): FLT:1 אופטימיזציה עבור אוטומציה במפעל מהיר, מיקוד, I / O בלוקים ומערכות ראייה.זה הגירסה הנפוצה ביותר בשימוש.
  • (FLT:0)Profibus-PA (Process Automation): אנדרט 1 (המכונה 0, 1, 2) ותעשיות תהליך מתמשך.הוא משתמש באותה שכבת קישור נתונים אבל פועל ב 31.25 kbps קבוע, המאפשר להעביר את שני הנתונים והכוח על כבל שני-חוט (כוח אוטובוס ממנצ'סטר).

היתרונות של פרופ'יבוס

  • (בסביבות תעשייתיות קשות, כולל התערבות אלקטרומגנטית גבוהה, קיצוניות טמפרטורה ודראגון.
  • (ב) תזמון ארוך-הטווח (FLT) 1:1 עם זמני מחזור מובטח נמוך כמו 1 מ"ס עבור רשתות קטנות, מתאים לשליטה מסונכרנת.
  • (FLT:0)Extensive מותקן בסיס 1FLT ומומחיות בשפע; חלקים בודדים ומערכות מורשת זמינים.
  • (ב) ,0) רכיב ל-Lower CostFLT:1 בהשוואה ל-AI, במיוחד למכשירים פשוטים יותר של I/O.

מגבלות של פרופ'יבוס

  • מהירות:0 (FLT:1 מקסימום 12 Mbps הוא צוואר בקבוק עבור נפח נתונים גדול או מערכות מצלמה ברזולוציה גבוהה.
  • (בלטינית:0) רנ"ד טופולוגיה: 1FLT:1 רק טופולוגיה אוטובוס; כוכב, טבעת או תצורות עץ אינם נתמכות ללא חומרה נוספת.
  • (ב) ,0) המאסטר-עבד מעל ראש: 1FreaLT:1 (המנגנון הסגנית והמאסטר המרכזי) מקטין גמישות; כשל המאסטר עוצר את כל הרשת.
  • (FLT:0)Poor interoperability with IT רשתות:BuildFLT:1) פרופ'יבוס דורש שערים ייעודיים להתחבר למערכות הארגוניות מבוססות Ethernet.

פרופ'אנט: Ethernet תעשייתי לעתיד

מקורות ופיתוח

פרופ'ינט (Process שדה Network) הוצג על ידי PI בשנת 2001 כדי להביא את היתרונות של Ethernet לאוטומציה תעשייתית ללא הקרבה של ביצועים בזמן אמת על בסיס חומרת Ethernet סטנדרטית (IEEE 802.3), פרופ'ינט מנף קלינג זמין נרחב (Cat5e/6, סיבים אופטיים) ותקשורת מבוססת IP.זה נועד לתמוך בהתכנסות של מידע טכנולוגי (IT) ומבצעי (OT) על ידי האינטרנט של תעשיית 4.0I (OT) ו- 4.0I) ו- 4.0 (OT) ו- 4.0I) ו- 4.0 (OT) ו- 4.0I דורש באינטרנט (IoT) ו- 4.0I) ו- 4.0 (OT) ו- 4.0.

אדריכלות טכנית

פרופ'ינט רץ ב -100 Mbps (Fast Ethernet) עם תקשורת מלאה ו- Gigabit (1000 Mbps) נתמך על בקרים מודרניים.רשת להתנצלות גמישים מאוד: כוכב, קו, עץ, טבעת ואפילו daisy-שרשרת של מכשירים עם מתגים משולבים מותרים כולם. Wiring יכול להיות איגרות Ethernet סטנדרטיות (shiunded או uneldeldald), mRPed), עבור הפרעות קשות, 000 של תקשורת אדום (Ricant) ללא תקלות, 000 אדום או אדום, 000).

פרופ'ינט אינו מסתמכ על מודל מרכזי של שליטה במקום, הוא משתמש במפקחים (FLT:0)-consumerveFLT:1 שבו כל מכשיר מפרסם את הנתונים שלו באופן מחזורי או cyclally. Controller (IO-Controllers) מנוי על הנתונים שהם צריכים.ביצועים בזמן אמת מושגים באמצעות מסגרת ייעודית וסגת חלקי ערימה / רזולוציה / IPtine מגדירה שלושה שיעורים:

  • (FLT:0)RT (Real-Time): כפל 1 מ' פעמים של 1-10 מ' להצעה טיפוסית ו- I/O control. השתמש במסגרות Ethernet סטנדרטיות עם תג עדיפות VLAN.
  • (FLT:0)IRT (Isoכרוני Real-Time): זמן מחזורי 1:1 עד 31.25 מיקרופונים עם Jitter מתחת 1 μs, מושג על ידי שמירה על חריצים זמן ייעודי ברשת.
  • (FLT:0)NRT (לא אמיתי-Time): תקשורת סטנדרטית TCP/IP לתצורה, אבחון, שרתי אינטרנט, המתגבשים באותו כבל מבלי להשפיע על תנועת RT/IRT.

היתרונות של פרופ'ינט

  • (ב) ,0) מהירות גבוהה גבוהה במהירות גבוהה יותר (הסטנדרט של 100 Mbps, מהר יותר עם Gbit) - עד פי 10 מהר יותר מאשר פרופ'יובוס בקצב מקסימלי.
  • (ב) .0.Topology FlexerFLT:1) מקטין מורכבות קנונית, עלות וזמן ההתקנה. Ring Redundancy משפרת את הזמינות.
  • אינטגרציה IT ללא תשלום:0 (FLT:1); מכשירים פרופ'ינט מקבל כתובות IP, ניתן לנהל באמצעות כלי רשת סטנדרטיים, ותמיכה שירותים כגון DHCP, SNMP ו-HTTP.
  • (FLT:0) ,ScalabilityFLT:1 מ איים פשוטים I / O מערכות תנועה מורכבות, מבוזרות ובטיחות (ProfiSafe for Functional Safety over Profinet).
  • (FLT:0) פתח סטנדרטFLT:1 עם מערכת אקולוגית ענקית: אלפי מכשירים תואמים ממאות ספקים, בתוספת בדיקות התאמה מבטיחות יכולת הדדית.

מגבלות של פרופ'

  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0) עיצוב מורכב יותר של ההרחבה 1:1 בשל מספר רב של שיעורים בזמן אמת, תכנון רשת ואבחון בעיות לפתרון (ידע Ethernet של חקירה).
  • (FLT:0) איומים ביטחוניים של אבטחת המידע ה-ITFLT:1, שכן פרופ'ינט משתמש ב- Ethernet ו- IP סטנדרטיים, היא יורשה פרצות כמו גישה בלתי מורשית, הכחשה-של שירות; מדיניות חישובית ואבטחה נאותה נדרשים.
  • (FLT:0) ,Still a Development StandardFLT:1 - תכונות חדשות (כמו מפרט שותף של OPC UA) משמעות כי ניהול גרסה זהירה הוא צורך.

הבדלים טכניים מרכזיים ב-Glance

בעוד שהמאמר המקורי פרסם כמה נקודות, השוואה יסודית יותר מסייעת להבהיר את ההסכמים המסחריים:

  • (FLT:0) תקשורת בינוני:FLT:1; פרופ'יבוס משתמש כבל RS-485 נחושת (או MBP עבור הרש"פ); פרופ'ינט משתמש בנחושת Ethernet סטנדרטית (Cat5e/6) או סיבים אופטיים.
  • (ב) שיעור נתונים: 0 (ב) 1 (ראה:0) ; פרופ' אבבוס max 12 Mbps; פרופ' ́ ,100 Mbps.
  • (FLT:0) גודלי Frame:FLT:1, פרופ' אבבוס תומך עד 244 ע"י הודעות להודעה; פרופ'ינט תומך במסגרות Ethernet סטנדרטיות עד 1500 ע"י ג'מבו (מסגרות אפשריות בחלק מהיישומים).
  • (ב) ⁇ :0) ⁇ ⁇ : ⁇ 1 (הפרופ') משתמש בסימון העובר על בסיס אד-עבד; פרופ'ינט משתמש בסתירה זמן עבור IRT או עבר Ethernet עבור RT.
  • (FLT:0)Maximum מספר תחנות: Profibus מאפשר עד 126 נקודות לחרוט (עם חזרות); פרופ'ינט בדרך כלל מאפשר 256 מכשירים ל-256 מעלות, אך כמעט מוגבל על ידי יכולת מתג.
  • (FLT:0Network Redundancy:FLT:1 Profibus דורש פתרונות רקע חיצוני (למשל, מאסטרים אדומים, צפיפות מדיה עם חומרה נוספת). פרופ'ינט כולל בנוי-ב MRP עבור אדמומיות מדיה בטבעת להתנצלות, בתוספת מערכת אדמומיות עבור בקרים בעלי זמינות גבוהה.
  • (FLT:0) ,Distance:FLT:1 , פרופ'יבוס אורך max - 1.2 ק"מ (ללא חזרות) בשיעורי הבדאו נמוך; פרופ'ינט max 100 מ' למקטע נחושת ( ⁇ ers או סיבים מאפשרים ק"מ).
  • (FLT:0) Power Over Network:FLT:1; פרופ'יבוס-PA מספק כוח ונתונים על אותו זוג; פרופ'ינט אינו תומך בכוח על פני Ethernet (PoE) אלא קנונית כוח נפרדת היא אופיינית.

השתמש במקרים ויישומים בתעשייה

היכן פרופ'בוס Excels

פרופ'נביבוס נותרה הבחירה הטובה ביותר:

  • (FLT:0Legacy plant מרחיבה:FLT:1) הוספת חיישנים חדשים או מעשים לרשת של פרופ'יבוס קיימת היא פשוטה וממנף תשתיות קיימות.
  • (FLT:0)Remote, סביבות קשות:FLT:1 בכרייה, שמן וגז, או מילימטר פלדה שבו קיצוניות טמפרטורה ו- EMI חמורים, קו RS-485 החזק של פרופ'ובוס הוא לעתים קרובות אמין יותר מאשר Ethernet.
  • (FLT:0) כלי תהליך בטוח מבחינה טכנית: ibph:1 ; פרופ'יבוס-PA הוא תקן עבור כלי שדה באזורים מסוכנים; הוא משלב בצורה חלקה עם מערכות DCS מסימנס, Emerson, ABB וכו '.
  • (FLT:0) , יישומים זולים: ההרחבה 1 (FLT:1) עבור כמה כוננים ו- I / O עם דרישות מהירות בינונית, פרופ'יבוס מציע את המחיר הנמוך ביותר ללא צומת.

היכן ש- Profinet Excels

פרופ' ́ הוא עליון:

  • (FLT:0) מתקני גרינפילד FLT:1 - קווי ייצור חדשים, במיוחד במכוניות, אריזה, אלקטרוניקה ולוגיסטיקה - שבו מהירות גבוהה, גמישות ושילוב IT לשלם.
  • (FLT:0) ביצועים גבוהים בקרת ביצועים גבוהה FLT:1 - רב-אאקסיס סינכרון, מערכות גנטרי, וטיפול בעיתונות דורש IRT עם תקופות מחזור מתחת 100 מיקרומטר.
  • (FLT:0) אדריכלות מחוספסת 1 (FLT:1) - רשתות גדולות עם בקרים רבים, תחנות מרוחקות, ו התנצלויות מורכבות תועלת מהמודל והטבעת הנדנדה.
  • (FLT:0)Industry 4.0 / IIoT יישומים FIRLT:1) - התמיכה של פרופ'ינט ב-OPC UA, MQTT, ושירותי אינטרנט מאפשרת העברת נתונים ישירה לניתוחים, תחזוקה חיזויית וקישוריות ענן.
  • (FLT:0) מערכות בטיחות ניתנות להבטחת בטיחות (FLT:1) - פרופ'י בטוח על פני פרופ'ינט מאפשר תקשורת הקשורה לבטיחות (עד SIL 3) באותו כבל כמו תקן I/O, צמצום מאמצי חיפוש והנדסה.

הגירה והתאמה: עלייה מפרופ'יבוס לפרופסורינט

צמחים רבים כיום מנהלים את פרופ'יבוס שוקלים לעבור לפרופ'ינט.החדשות הטובות הן ש- PI הגדירה נתיבי הגירה ברורים.

  • (FLT:0) מכשירים פרוקסיים: FLT:1 A Gateway (למשל, Siemens IE / PB Link PN IO) מחבר קטע קיים של פרופ'יבוס לרשת פרופ'ינט.הבקר רואה את מכשירי פרופ'יבוס כאילו הם ילידי פרופ'ינט I/O חריצים.זה מאפשר הגירה הדרגתית ללא החלפת מכשירים.
  • (FLT:0) החלפת ההחלפה: 1 כאשר מכשירים בודדים של פרופ'יבוס נכשלים או משודרגים, הם יכולים להחליף מקבילות פרופ'ינט שלעתים קרובות עולים רק מעט יותר ושילוב ישירות.

ניתן גם להפעיל את שני הפרוטוקולים באותה הקבינט: רבים מודרניים PLCs (למשל, סימנס S7-1200, S7-1500) יש גם ממשקי פרופ'יובוס ופרופ'ינט, המאפשר רשת היברידית בתקופת המעבר.

תוצאות חיפוש: כיצד לבחור את הפרוטוקול הנכון

אין פרוטוקול אחד שמתאים לכל צורך באוטומציה.מסגרת ההחלטות הבאה יכולה להנחות את הבחירה שלך:

  1. (FLT:0) דרישות רפורמציה: 1FLT אם היישום שלך דורש זמני מחזור מתחת 1 ms עבור עשרות אקסס או רכישת נתונים במהירות גבוהה (למשל, חזון), פרופ 'ינט (IRT) הוא האפשרות היחידה מעשית.
  2. גודל וטופולוגיה:0Network Size ו- Topology:FLT:1 עבור אוטובוס קטן עם 10-20 מכשירים, פרופ'יבוס הוא פשוט וזול.עבור רשתות מבוזרות גדולות המשתרעות על פני תאים מרובים או מבנים, גמישות טופולוגיה של פרופ'ינט ואדריכלות המתגנת מקטין את ריצות הכבלים ואת המורכבות.
  3. (FLT:0)Existing Infrastructure: 1FLT אם יש לך השקעה משמעותית במכשירי פרופ'יבוס, שדרוג מרתמת דיו מלא עשוי להיות לא כלכלי. השתמש בפרוקסיות כדי להאריך את החיים.עבור מתקנים חדשים של מותג, אין סיבה קטנה לבחור את פרופ'יבוס אלא אם כן נדרשים מכשירים מסוימים בטוח תהליך.
  4. (FLT:0) אינטגרציה עם מערכות IT:FIRLT:1 גורמים שצריכים להתחבר ל- MES, ERP או Cloud Analytics צריכים לתמוך ב- Profinet.com, התקשורת המבוססת על IP שלה מבטלת את הצורך בשערים מיוחדים וחומות אש.
  5. (FLT:0) העלות של הבעלות: FLT:1hil בעוד חומרה פרופ'יבוס עשויה להיות זולה יותר במעלהfront, לשקול כי הפחתת המתפתל, צפיפות נתונים גבוהה יותר, אבחון קל יותר לעתים קרובות נמוך יותר של ההתקנה ותחזוקה. ניתוח TCO מפורט עבור הצמח הספציפי שלך מומלץ.
  6. (FLT:0) תעשיה וסטנדרטים Compliance:BuildFLT:1) כמה תעשיות (למשל, ציוד מוליכים למחצה, גוף הרכב-לבן) יש המלצות חזקות כלפי פרופ'ינט (כמו שמן & גז או חלוקת חשמל) עדיין להסתמך רבות על המפרטים של פרופ'בוס-PA.

משאבים חיצוניים

לפרטים טכניים נוספים, מתייחסים לתיעוד ה- PI הרשמי ולמדריכים מעשיים:

  • (ב) ,0)Profibus & Profinet International - טכנולוגיה רשמית HubFLT 1
  • (ב) ◄ עולם ההנעה: פרופ'יובוס לעומת פרופ'ניאנט – השוואה מעשית
  • (ב) תמיכה תעשייתית של פרופ'נביבוס (אנ') לפרופ'טבייט (אנ')

מסקנה

פרופ'יבוס ופרופ'ינט הם פרוטוקולים תעשייתיים בוגרים, אמינים המגובה על ידי עשרות שנים של פיתוח ומערכת אקולוגית עצומה של מוצרים. Profibus, שדה הקרב הסדרי הוותיק, ממשיך לשרת מתקני מורשת ומעבדים שבהם בטיחות פנימית וכבלים חזקים הם חיוניים.

ההחלטה תלויה בסופו של דבר בצרכים האוטומציה הספציפיים שלך: מטרות ביצועים, אדריכלות רשת, השקעות קיימות, היקף אינטגרציה ותקציב. עבור מתקנים חדשים ויישומים ביצועים גבוהים, פרופ'ינט היא כמעט תמיד הבחירה המומלצת.עבור שדרוג מערכות קיימות של פרופ'בוס, הגירה מובנת באמצעות שערים Proxy מאפשר לך לעבור בקצב שלך תוך צמצום זמן השבתה.