פרופ'יבוס (Process שדה Bus) כבר מזמן אבן הפינה של אוטומציה תעשייתית, ותפקידה רובוטיקה נשאר קריטי עבור יישומים הדורשים שליטה ⁇ סטית, שלמות נתונים גבוהה ואמינות ארוכת טווח.בעוד פרוטוקולים חדשים יותר של Ethernet תעשייתיים צמחו, פרופ'יבוס ממשיך לכפות אלפי תאי עבודה רובוטיים ברחבי העולם - במיוחד בתחום הרכב, מכונות כבדות, ומעבדות, שם טכנולוגיית שדהבוס מוכחת היא המועדפת על פני סיכונים טכניים, החלים, ומעבדים, כדי להטמיעו אסטרטגיות בקרה טכנית, כדי להטמיעו, להטמיעו.

מה זה פרופ'יבוס?

פרופ'יבוס הוא פרוטוקול תקשורת דיגיטלי, סדרתי סטנדרטי תחת IEC 61158 ו- IEC 61784. שפותח בסוף שנות ה-80 על ידי קונסורציום של חברות גרמניות כולל סימנס, הוא נועד להחליף מקביל בין בקרים לוגיים לוגיים מתכנתים (PLCs), חיישנים, פועלים, ומניעים עם אוטובוס חד-פעמי, חזק-פעמי פועל על פרוטוקולים-מתאים לתצורה נמוכה של 1-מתאים ל-ממדורגית עם גודל של נתונים, עם גודל כפול, עם גודל אחד, עם תצורה של מספרד-מסטרקטיבית, עם תצורה של מספרד-ממדי, וקבוע של מספרד-ממדורגית, עם תצורה של מספרד-ממדורגית, עם תצורה של מספרד-ממדוני, עם גודל של מספרד-מתאים עם גודל של מספרד-מתאים עם תצורה של מספרד-מתאים עם גודל של מספרד-מתאים עם גודל של מספרד-מתאים עם פרוטוקולים, עם גודל של מספרד-מתאים, וקבועים, וקבועים, בהתאם ל-מתאים-מתאים ל-מתאים-מתאים ל-מתאים-

שתי גרסאות עיקריות משרתות פלחות שונות של אוטומציה:

  • (FLT:0)Profibus DP (Decentralized Peripherals) FLT:1 - הגירסה הנפוצה ביותר עבור אוטומציה במפעל ורובוטיקה.It תומך בשיעורי בודה מ 9.6 kbps עד 12 Mbps, משתמשת בכרוב נחושת מעוות (RS-485), ויכולה לטפל עד 126 נקודות ללא חזרות).
  • (FLT:0)Profibus PA (Process Automation) ,RIRLT:1) - מיועד לאזורים מסוכנים (בטוחים באופן חדיר, התפוצצות) ומשמשים בהפעלת תהליכים.הוא פועל ב-31.25 kbps קבוע ויכול לספק כוח על האוטובוס (MBP - Manchester Bus Powered).

רובוטיקה, פרופ'יבוס DP היא הבחירה כמעט אוניברסלית.זה מספק את התזמון הקבע הדרוש להילוך רב-אקסי מתאמת, מסנכרון, משוב בזמן אמת ממערכות ראייה או חיישני כוח.

היתרונות העיקריים של פרופ'יבוס במערכות רובוטיות

תקשורת בזמן אמת

יישומים רובוטיים דורשים אותות פיקוד להגיע בתוך חלונות כבולים הדוקים כדי להימנע מהתנגשות, overshoots, או synchronization שגיאות. Profibus DP משתמש במחזור קבוע, איסוף נתונים מזוהים; המאסטר קורא קלטות מכל העבדים וכותב פלטים בתוך מחזור אוטובוס יחיד. at 12 Mbps, רשת עם 20-30 נקודות יכול להשיג תקופות מחזור מתחת 2 מ"מ - קיבולת עבור תאים רובוטיים לא מהירים ביותר.

אינטגרציית נתונים גבוהה

הפרוטוקול מעסיק 16 סיביות CRC (צ'ק Redundancy Check) על כל טלגרם, בתוספת נקודות זכות. חסינות שכבתית פיזית מובטחת על ידי אות שונה (RS-485) ו- חובה מוגן מעוות כבללינג מעוות. מנגנונים אלה כמעט לחסל שגיאות שידור בלתי מחוספסות, אשר קריטי כאשר צול מושחת יחיד יכול לפגוע בכלי או עבודה.

Scalability ורשת Topology Flexibility

רשת פרופ'יבוס יכולה להיות מורחבת עם חזרות (עד 9 פלחות, 1,200 מ' למקטע ב-12 Mbps, יותר בשיעורי הבּוֹד התחתון) כוכבים, עץ וקווי התנצלות נתמכים באמצעות רכזות פעילים או בני זוג.זה מאפשר לשלוט בתא רובוטי שלם בתוספת ההתקנים ההיקפיים הפריפריה שלו (חלק מהחיישנים הנוכחיים, אור וודאות, phenumatic) ללא שסתום חומרה נוסף.

צמצום התחזוקה והתחזוקה המפוכחת

התכווט מסורתי דורש כבלים בודדים מכל נקודה I / O לבקר.עם פרופ'יבוס, כל החיישנים והפועלים להתחבר לכבל יחיד ארבעה-חוט (שני נתונים, שני כוח לאספקת מכשירים פעילים) זה מקטין באופן דרסטי את זמן ההתקנה, עלויות החומר, ומספר תיבות צומת.על ביקורים תחזוקה, טכנאים יכולים לקרוא אבחון באמצעות האוטובוס כדי לזהות חיישן נכשל ללא לוחות פתיחה.

יכולת פעולה ומערכת אקולוגית Maturity

ארגון המשתמש פרופ'יבוס (PI) שומר על פרופילי מכשירים (למשל, עבור כוננים, קוד זדוניים, שסתום) המבטיחים את האפשרות בין ספקים. A Profibus DP מאסטר מ Siemens, ABB, Rockwell, או Beckhoff יכול לתקשר עם כל מכשיר עבדים מוסמך.מערכת אקולוגית זו משתרעת אלפי מוצרים, מדחפוטונים פשוטים ועד לבקרי רובוטים מתקדמים, מה שהופך אותו קל לשלב ציוד חדש לתוך תאים קיימים.

אבחון ו Fault Tolerance

פרופ'יבוס מספק טלגרם אבחון עשיר כי עבדים יכולים לשלוח באופן פעיל.עבור זרוע רובוט, העבד יכול לדווח על טמפרטורה מוטורית, גבולות מומנט, או שגיאות תקשורת על זבוב.רשת צגים (למשל, פרופ'יבוס Tester, מנתחי אוטובוסים) לאפשר לתפוס תנועה חיה, לחץ מחזור מדידה, וטעייה - כלי חיוני עבור עמלות ושורש של ניתוח תקלות לסירוגין.

יישום פרופ'יבוס במערכות רובוטיות

אפשרויות ל-Clocking

התחל על ידי בחירת מודול מאסטר פרופ 'יבוס עבור בקר הרובוט שלך או PLC. רוב מותגי הרובוט העיקריים (ABB, KUKA, Fanuc, יאסאאווה, Kawasaki) להציע פרופ 'יבוס DP מאסטר או כרטיסי אפשרויות עבדים. לדוגמה, ABB's IRC5 בקר ניתן מצויד עם פרופ 'FBUS DP / Device מותאם אישית (DSC 606, בעוד משתמש KUKA נפרד.

עבור המדיום האוטובוס, השתמש בסוג A Profibus כבל (התיעוש הכריזמטי 150 ⁇ ,0.64 מ"מ2 חציית מנצח, מחוסנים בתוספת braid) Connectors חייב להיות 9-pin D-sub (נקבה לעבדים, זכר עבור המאסטרים) עם התנגדות מובנות-בנית שבה נדרש כל פלח דורש שני מונים - אחד בכל קצה פיזי - כדי למנוע אותות ללא השתקפות נאותה, במיוחד, להיות שגיאות , במיוחד נתונים תכופים גבוהים יותר.

מכשירים מוקצים כתובות תחנה ייחודיות (0-126, עם 126 שמורות לשידורים) נקבעים באמצעות מתגי DIP או תוכנה.לוודא שאף אחד לא משתף את אותה הכתובת.הקצב של Baud חייב להיות זהה בכל הצומת; להגדיר אותו למקסימום נתמך על ידי המכשיר האטי ביותר ברשת.

עיצוב רשת וידוי

צור ציור טופולוגי רשת המציג צומת, אורך כבל, ומיקום למונח. השתמש בהנחיות הבאות:

  • אורך פילוח מקסימלי: 1,200 מ' ב 9.6-93.75 kbps; 1,000 מ' ב 187.5 kbps; 500 מ' ב 500 kbps; 200 מ' ב 1.5 מ"מ; 100 מ"מ בשעה 3-1212 Mbps.
  • השתמש חוזר כדי להרחיב את גבולות המגזר; כל חוזר פועל גם כפטרון של מגזר אוטובוס.
  • קווי Stub (drops) מהתא המטען הראשי למכשיר חייב להיות נשמר מתחת 0.3 מ ' בשעה 12 Mbps; גמגמים ארוכים יותר לגרום השתקפות. השתמש רכזות פעיל אם טיפות יותר מ 1 מ ' הם בלתי נמנעים.
  • תמיד להתקין את התנגדות הסיום עם כוח המסופק (בדרך כלל 5 V מהאדון או אספקת כוח מונח).

תוכנת הפצה (למשל, סימנס STEP 7 עם HW Config, Beckhoff TwinCAT System Manager, או כלי צד שלישי כמו SYCON.net) משמש כדי להגדיר את הפרמטרים האוטובוס: רשימת הכתובת, baud rate, הקצאה מזל עבור מכשירים מודולריים, ואת הקצאת בלוקים נתונים קלט / קידוד. עבור כל מכשיר עבד, לייבא את הקובץ המתאים GSD (נתוני נתונים פליליים) בתנאי הגדרות GSD, היא מתארת הגדרות , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , קיבולת נתונים , , קובצי נתונים קובצי נתונים , , , , , , קובצי נתונים קידוד , קידוד , , , קידוד , , קובצי ה- GSD , , קידוד , , , קיבולת נתונים קידוד קידוד , , , ⁇ , ,

« « « « « « אינטגרטיביים « « « « « « « « « « « « « « « אינטגרטיביים» « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «

בקרים רובוטיים מתייחסים בדרך כלל למאסטר פרופ'יבוס DP כמחסום I/O חיצוני.לדוגמה, כאשר משתמשים ב-ABB IRC5 עם מאסטר פרופ'יבוס, האותות הפנימיים של הבקר ממפה למילות נתונים מעגליות מסוימות שנשלחות מעל האוטובוס.המיפוי נעשה בתכנית ה- Rapid: משתנים כמו Fbus:0 (דיגיטל 1) או FLT) על ידי טלוויזיות (x) או וואט (x) על ידי כתוביות 1) או כתוביות 1).

זרימת העבודה של האינטגרציה כוללת בדרך כלל:

  1. לזהות את הנתונים הדרושים: למשל, לתאם את מיקום היעד (X,Y,Z), כוח אחיזה, הפניה מהירות העברה, ונקודות סטטוס.
  2. Define a Telegram הפריסה: איזו מילה נושאת ערך, עקבי בין המאסטר לעבד.
  3. הגדר את המאסטר (PLC) לשלוח ולקבל את הנתונים האלה בלוקים באופן מחזורי.
  4. בצד הרובוט, תכננו את הבקר לקרוא את שדות קלט ממודול פרופ'יבוס ולכתוב את משובו (מיקום אקטואלי, קודים שגיאה) לשדות הפלט.
  5. בדוק את הרשת על ידי אילץ ערכים מהאדון ולוודא כי הרובוט מגיב בהתאם.

עבור מערכות שבהן הרובוט הוא המאסטר (למשל, רובוט KUKA שולט חיישן חזון או מטפח), כרטיס המאסטר של ה- Profibus של בקר הרובוט יוזם את מחזור האוטובוס ולנהל את כל העבדים.

Cyclic לעומת נתונים Acyclic

בקרת תנועה רובוטית מסתמכת על נתונים מחזוריים - ניתוח סופי, עתירי גבוה של ערכים בזמן אמת. פרופ'יבוס DP גם תומך בתקשורת ציקליקה לפרמטריזציה, אבחון ותצורה באמצעות פרוטוקול הסיומת DP-V1. השתמש בערוצי acyclic במהלך ההפעלה כדי לכתוב פרמטרים (למשל, שיא מנוע, פתרון קוד) ולאחר מכן עבור זמני ריצות להבטיח קושחה לא רצוי.

אתגרים ושיקולים

Network Reflections and Termination

סיום לא נכון הוא הגורם הנפוץ ביותר של כשלי פרופ'בוס.משום חסר או פגם בקצה אחד גורם השתקפות אות כי טלגרם מושחתים, מתבטא ככישלונות בתחנה לסירוגין, שגיאות CRC או זמני אוטובוס. תמיד לאמת עם מנתח אוטובוס או כלי אבחון פרופ'יבוס כי שני המכונים פעילים וכי המתח השונה בכל צומת הוא בין - 5 ו - +5 עם רמות יעילות (בשימושיות) מאשר אספקת חשמל פאסיביות).

אורך הכבלים ו-Bod Rate Trade-offs

שיעורי הבשור הגבוהים מאפשרים זמני מחזור מהירים יותר, אך להפחית את אורך המגזר.בתאים רובוטיים גדולים עם I/O מבוזר, עליך לאזן את דרישות זמן מחזור מחזורי נגד מרחקים פיזיים.אם התא שלך משתרע על פני יותר מ -200 מ', לשקול שימוש חוזר או הורדת קצב הבנד ל 1.5 מ"ב או 500 kbps - עדיין מספיק מהר עבור רוב היישומים הרובוטיים.

תאימות עם מכשירים ישנים

חלק מהמכשירים של פרופ'יבוס (במיוחד מתחילת שנות ה-90) עשויים לתמוך רק בתקני פרופ'יבוס DP-V0 או אפילו ב- Profibus FMS (Fieldbus Message Specification) לא ניתן לערב אותם קו אוטובוס כמו מכשירים DP-V1 ללא שער או פלח ייעודי.בדוק את קובץ ה-GSD: עבדים מוגבלים לנתונים מחזוריים ואבחון בסיסי; הם לא יכולים להיות נחוצים לפרמטרים או לדרגים מתקדמים.

אלקטרומגנטי הבין-לאומית (EMI)

סביבות רובוטיות הן רועשות מבחינה חשמלית עקב דחף המנוע, מתפתלים, והחלפת קידוד גבוה.תמיד להשתמש כבל פרופ'יבוס מוגן עם שני הנזלת ו braid, וקרקע את המגן בשני הקצוות (אם המדריך מאפשר) או לפחות בקצה אחד עם מרווח גבוה ניקוז.טי כביש כבלים לפחות 20 ס"מ הרחק מכבלי חשמל, ולהימנע הנחתם במקביל למרחקים ארוכים.

דרישות אימון וסקי

תצורת פרופ'יבוס ופתרון בעיות דורשות הבנה של תזמון האוטובוס, טיפול בינארי ומבנים טלגרף אבחון. טכנאים שדה רבים מכירים יותר בפרוטוקולים המבוססים על Ethernet. Invest in היצרן ספציפי הכשרה (למשל, קורסי סימנס פרופ'יבוס) או להשתמש בכלי תצורה פשוטים המסתתרים פרטים ברמה נמוכה.

נושאים מתקדמים וקידום עתידי

Redundancy for Critical Cells

עבור תאים רובוטיים שאינם יכולים לסבול את הזמן, פרופ'בוס יכול להיות מוגדר בטבעת מרוקנת להתנצלות באמצעות שני אדונים באותו אוטובוס (עם העברה אסימונית) או על ידי יישום קו אדום עם שני קווי פרופ'יבוס עצמאיים הקשורים לעבד כפול-פורט.האחרון דורש כי מכשיר העבד תומך ב אדמוניות (למשל, SIEMET 200).

נתיבי הגירה לפרופ'ינט

תאים רובוטיים חדשים יותר ויותר להשתמש PROFINET (Ethernet מבוסס) עבור רוחב פס גבוה יותר (100 Mbps) ושילוב טוב יותר עם רשתות IT. עם זאת, התקנים קיימים של פרופ'יבוס יכולים להשתלב ברשת ProFINET באמצעות פרוקסיזות (למשל, SiemensIE / PB Link PN IO) זה מאפשר הגירה בשלב: לשמור על פרופ'בוס עבור I / O קיים תוך הוספת רכיבי FI-NET חדשים לרכיבייקרים לרכיבימסלולאריים.

כלים אבחון ו ניטור חיים

(הופנה מהדף פרופ'יבוס) לפקח על כלי הארסנל של כלי הרכב שלך (FLT:0) Procentec ProfiTrace 2FLT:1 או הקוד הפתוח:2Softing Profibus אבחון FLT 3R 3 יכול ללכוד כל טלגרם, להציג עומס אוטובוס, ולעמוד בתחנות פגומים על ידי הגשת, להפעיל סטטיסטיקות אוטובוס כדי לבדוק שגיאות, לעתים קרובות התגלתה על ידי תקלות, וטעימים רק על ידי מחסומים ארוכים.

מבחן מקרה: Synchronized Robotic Welding Line

ספק רכב גדול פועל שורה של שישה KUKA KR 90 רובוטים המבצעים MIG נביחות על משאית כיס. הרובוטים חייבים לסנכרן תנועה עם שולחן העברת שינוי מערכת ראייה הבודקת איכות.התא כולו נשלט על ידי סימנס S7-1500 PLC פועל כמו המאסטר פרופ'בוס (KUKA KR CR) עם כרטיס קרב 56 (S2) גם כן) ו- SKiR) היה מפעיל את אותו מעבדים (SCP) ו-AKi2), כמו מאסטר (S) מעבדים) מעבדים (D.

הפרשת: שאלון 1.5 מ"מ, max time approx. 4 ms עבור 12 עבדים.האדון שלח מיקום יעד מחלחל לכל רובוט על בסיס משוב משדר, וכל רובוט ענה עם מיקום בפועל ופרמטרים ננוולד. העומס האוטובוס נשאר מתחת 60%, משאיר חדר הראש עבור אבחון.

מסקנה

יישום פרופ'יבוס במערכות רובוטיות מספק שליטה מדויקת, ⁇ סטית אשר הוכיחה את הערך שלה באינספור סביבות ייצור. על ידי מתן עיצוב רשת נאותה - סיום נכון, הפסקות כבל, הקצאה, ובחירת קצב הבשור - אנשים יכולים להשיג זמני מחזור מדויקים במכליות הנמוכות עם שלמות נתונים מעולה, בעוד פרוטוקולי יעילות חדשים מציעים רוחב פס גבוה יותר, פרופ'וב נשאר יעיל עבור תאים אמינים אלה לא צריך את התקני אבטחה או תכנות עתידיים.