הבנה של פרופ'בוס במעמקים

פרופ'יבוס (Process שדה Bus) הוא תקן תקשורת תעשייתי שפותח על ידי סימנס וקידמה על ידי פרופ'יבוס & פרופ'ינט הבינלאומי (PI) הארגון הוא תוכנן במיוחד לחבר מכשירים אוטומציה כגון חיישנים, פועלים ובקרים ביישומים בזמן אמת, הגדרות ⁇ DPistic.הפרוטוקול פועל על פני מספר רב של אמצעי תקשורת פיזיים, כולל כבלים נחושת (RS-485), סיבים אופטיים ו- MBP Speed for Busiphertial) עבור אזורים אוטונומיים (מסטריטים מאובטחים) אך ורק 2.

בליבתו, פרופ'יבוס משתמש במנגנון לעקוף דיונון בשילוב עם פרוטוקול Master-slave לחילופי נתונים ⁇ סטיים.הסימון זורם בין מכשירים אדניים, המעניק להם שליטה ליזום תקשורת עם מכשירי עבדים (חיישנים זמניים ומבצעים) זה מבטיח כי כל המאסטרים יקבלו הזדמנות לתקשר בתוך מחזור צפוי, חיוני לרכישת נתונים בזמן אמת.

פרופ'יבוס תומך בשיעורי נתונים מ-9.6 kbit/s עד 12 Mbit/s, עם 1.5 Mbit / להיות נפוץ במפעלים תהליך.אורך הכבלים המקסימלי תלוי בקצב ה- baud ומדיום - ב-1.5 Mbit/s מעל RS-485, פלחים יכולים להגיע עד 200 מטרים עם 32 מכשירים ל-32 מכשירים לפילוח, המשתרעים באמצעות חזרות ארוכות יותר, סיבים אופטיים יכולים להגיע ל- 10 ק"מונים כדי הבנה של דרישות קריטיות עבור רוחב פסים.

הקמת פרופ'יבוס לרכישת נתונים

יישום רשת פרופ'יבוס לרכישת נתונים בזמן אמת דורש תכנון קפדני וביצוע.הצעדים הבאים מספקים גישה שיטתית:

1 חומרה בחירה ורשת Topology

בחר מכשירים אדניים (PLCs, DCS בקרים, או מערכות בקרה מבוססות מחשב) התומכים ב- Profibus DP/PA. Common יישום כולל Siemens S7-400, Rockwell ControlLogix עם מודולים של פרופ'בוס, ו- Beckhoff CX. ההתקנים כוללים את המודולים IDP/O מרחוק, כוננים בתדרים משתנים, מנתחים, ומדרים חכמים.

2.הפצה באמצעות קבצי GSD

לכל מכשיר פרופ'יבוס יש קובץ תיאור התחנה הגנרית (GSD) המתאר את יכולותיו, הפרמטרים והתכונות התקשורתיות שלו.תוכנת קונפדרציה (למשל, סימנס STEP 7, ABB אוטומציה בונה, או כלי צד שלישי) משתמשת בקבצי GSD כדי לבנות את הרשת. assign כל מכשיר ייחודי של טיפול פרופ'יבוס (1-126), להגדיר את אורך הנתונים שלו, ולהגדיר את הפרמטרים של האוטובוס (או-או-או-או-או-ב-ב-או-או-ב-ב-ב-זמנית, כדי להבטיח את קצב הבקרה של פרק הזמן, כלומר, כלומר, לקצב זמן-ל-ל-ל-ל-למידת ה-ל-ל-לתקן 1-בטווח זמן-ל-ל-ל-ל-ל-ל-ל- 1-ל-ל-ל-לתקן, כלומר, לקצב זמן-זמן, כדי להבטיח את קצב הבקרה, לקצב זמן-זמן-בטווח זמן-זמן בקרה (לדוגמה, עבור לוח הבקרה, עבור לוח הזמנים של לוח הזמנים הנדרש כדי להבטיח את קצב הבקרה, לדוגמה, עבור לוח הבקרה של לוח הזמנים של לוח הזמנים של לוח הזמנים של 1-בטווח זמן- 1- 1- 1-בטווח זמן

3. Cabling and Termination

השתמש בכבלים איכותיים של פרופ'יבוס עם חסימה אופיינית של 150 ⁇ (למשל, Belden 3079A עבור DP, Siemens 6XV1830 עבור הרש"פ) האוטובוס חייב להיפסק עם מונים פעילים בכל סוף של הקטע. להימנע ממגמגמים יותר מ 0.3 מטרים בשיעורי baud גבוהים כדי למנוע השתקפות.

4.שילוב עם מערכות בקרה

לאחר הקצאה פיזית וכתובת, לשלב את רשת פרופ'יבוס לתוך מערכת הבקרה ברמה גבוהה יותר. עבור PLC, ליצור מערכת ניהול פרופ'יבוס בכלי ההנדסה, למפות את נתוני I / O כדי לעבד משתנים, ולהוריד את התצורה. עבור אינטגרציה SCADA, השתמש בשרתים של OPC או מנהלי תקשורת ישירה כדי לקרוא את הנתונים בזמן אמת (למשל, פלטפורמות מודרניות DCS (למשל, דבש, מערכת הפעלה), בדרך כלל, טיפול תרופתית, טיפול תרופתית) היא לספק נתונים של טיפול תרופתית).

תהליך רכישת נתונים בזמן אמת

ברגע שרשת פרופ'יבוס היא תפעולית, רכישת נתונים בזמן אמת מתקדמת.התיאוריה המדליקה של כל מכשיר עבד עבור נתוני קלט (למשל, חיישנים) וכותבת נתוני פלט (למשל, סטמנטים של אקטוטור) זמן המחזור - הזמן בין מחזורי סקר עקורים עבור אותו עבד - הוא מכריע ויכול להיות מחושב משיעור הבבוב, מספר של עבדים, ואורך של 5 שעות) עבור מחזור נתונים זמני גב 'כי נמוך יותר מ'.

איסוף נתונים ו ניטור

הנתונים שנאספו מ- Profibus PA משדרים כוללים ערכי מדידה (למשל, טמפרטורה, לחץ, רמה, זרימה), מידע סטטוס (טוב, לא בטוח, רע), והנתונים האבחון של פרופיל פרופ'בוס עבור מכשירים (פרופיל PA 3.0) מגדיר בלוקים סטנדרטיים עבור נתונים מחזוריים (Analog Input, Analog Out, Discrete Input, וכו ') ו- aclic נתונים עבור תצורה ו-Scientbus יכולים להגיב ישירות ל-iOS, לדוגמה, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, ל-icookicials, כלומר, כדי לענות על ידי מפעילי ה-icoput, לדוגמה, CPCUCTibus, כדי לענות על ידי ניתוח של CPCUCT.

הבטחת אינטגרטיביות ומהירות

כדי לשמור על שלמות נתונים גבוהה ועקביות נמוכה במערכת רכישת נתונים של פרופ'יבוס, יש לעקוב אחר כמה שיטות טובות יותר:

  • (FLT:0) תזמון האוטובוס: FLT:1 , להגדיר את זמן הסיבוב ואת זמן החריץ על פי ההמלצות של היצרן. השתמש בכלים כדי לדמות את זמן מחזור לפני הגשת.הימנע הוספת עבדים רבים מדי על קטע אחד - מקסימום 32 לקטע עבור RS-485, אם כי הגבלה מעשית עבור הרש"פ היא 10-15 בשל מגבלות כוח.
  • (FLT:0) מנגנוני נתונים עקביים: FLT:103) כאשר קריאת נתונים רב-מילה (כמו טמפרטורת נקודת מבט צף 32 סיביות), מאפשרים אפשרות עקבית ב GSD של העבד כדי להבטיח כי המאסטר מקבל את הערך כולו מבלי להיות מחולק מחזורים.
  • (FLT:0) ניטור אגנוסטי: FLT:1eur בודק באופן קבוע את הסטטיסטיקה של האוטובוס (למשל, מסגרות שגיאה, סלילות, עומס אוטובוס) באמצעות כלים אבחון.שיעורי שגיאה גבוהים מצביעים על בעיות חיפוש, רעש, או סיום לא נכון.
  • (FLT:0) צמצום התנועה לציקלית: ההרחבה Acyclic: ההרחבה Acyclic תקשורת (למשל, פרמטר הורדות) יכולה להוסיף Jitter להחלפת נתונים מחזוריים.תזמן פעולות כאלה במהלך חלונות תחזוקה או להשתמש בערוצים ציקליים ייעודיים אם תמכו בהם.
  • (FLT:0) סיבים אופטיים למרחקים ארוכים או סביבות רועשות: FLT:1 סיבים אופטיים מבטלים לולאות קרקע והתערבות אלקטרומגנטית, ומבטיחים רכישת נתונים יציבה מעל קילומטרים.

על ידי ביצוע שיטות אלה, תעשיות תהליכים יכולות להשיג מערכת רכישה נתונים ⁇ , נמוך ג'יר עם יושרה העומדת בדרישות של שליטה סגורה-פרלופית וחילופי בטיחות.

היתרונות של שימוש ב- Profibus ב- Process Industries

פרופ'יבוס מספק מספר יתרונות ברורים לרכישת נתונים בזמן אמת בסביבות תהליך:

  • (FLT:0) ביצועים אמיתיים בזמן אמת: קיד 1 (FLT:1) פרוטוקול העברת הסימון מבטיח זמני מחזור מקסימלי, מה שהופך אותו מתאים ללולאות בקרה עם מגבלות תזמון מתוחות, כגון כור אצווה או עמודות זיקוק מתמשך.
  • (FLT:0) תמיכה לבטיחות פנימית: FIRLT:1 (פרופ'יובוס הרש"פ) מאפשר למכשירי שדה לפעול באזור 0/1 אזורים מסוכנים ללא מחסנים חשופים, צמצום עלויות ההתקנה והתחזוקה.האוטובוס מספק כוח ותקשורת על אותו חוט, מפשט את הזיקור.
  • (FLT:0Rich Device profiles:FLT:1rated פרופילים סטנדרטיים (למשל, פרופיל הרש"פ עבור משדרים, פועלים, מניעים) להבטיח שינוי בין ספקים.זה מקטין את הנדסת האינטגרציה וסימולציות של ניהול חלקי חילוף.
  • (FLT:0) יכולות אבחון: FLT:1rea מספק נתונים סטטוס ואבחון מתוך הקופסה, המאפשר תחזוקה חיזוי.מצב ניטור של שסתום, משאבות וחיישנים ניתן ליישם באמצעות אבחון פרופ'נביבוס.
  • (FLT:0Global מותקן בסיס ותמיכה:FLT:1, פרופ'יבר הוא אחד משדות שדה מאומצים ביותר, עם מיליוני מכשירים מותקנים ברחבי העולם. PI מספק תיעוד נרחב, הכשרה ותוכניות הסמכה.ספקי אוטומציה רבים מציעים ממשקי פרופ'יבוס, הבטחת תמיכה לטווח ארוך וזמינות של מומחיות.
  • (FLT:0) רגישות: רשתות 1FLT ניתן להרחיב מקטעים קטנים (כמה חיישנים) למפעלים גדולים עם אלפי נקודות I / O באמצעות חזרות, גשרים, וסיבים אופטיים. פרופ'יבוס משלב עם מערכות ברמה גבוהה יותר כמו רשתות בקרה מבוססות Ethernet (למשל, באמצעות שערים ל-PRONET או Modbus TCP).

היתרונות האלה הפכו את פרופ'יבוס לבחירה מועדפת לרכישת נתונים בזמן אמת בתעשיות כגון זיקוקי נפט וגז, עיבוד כימי, ייצור תרופות וטיפול במים.

אתגרים ועיסוקים טובים

למרות האינטנסיכות שלה, פרופ'יבוס מתממש אתגרים משותפים שיכולים להשפיע על אמינות רכישת נתונים.הבנת שיטות אלה וליישם שיטות טובות ביותר היא חיונית:

מלכודות נפוצות

  • (FLT:0) סיום: FLT:1 Missing or Wrong terminator מתנגדים לגרום להשתקפות אותות, המוביל לשגיאות תקשורת ואובדן נתונים.תמיד להשתמש במונחים פעילים בשני הקצוות של האוטובוס.
  • (ב) ,0) הגדרות מדרגה מדרגה שגויה: 1FLT:1 תעריפים של מבוהלים בין המאסטר לעבדים לגרום לכישלון תקשורת.
  • (FLT:0Ground לולאות: 1) נקודות מרובות קרקעיות יכולות ליצור הבדלים פוטנציאליים אשר אותות מושחתים. השתמש חוזר מבודד או סיבים אופטיים במשך זמן רב, ולהבטיח חד-פעמיים המתבססים על הנחיות PI.
  • (FLT:0) מטענים באוטובוסים:FLT:1 Exceeding המספר המקסימלי של מכשירים או אורך כבל מגביר את אות העצירה. השתמש חוזר על מנת להרחיב את המגזרים ולשמור את ספירת המכשיר ניתן לנהל.

הפרקטיקה הטובה ביותר למבצע אמין

  • לבצע עיצוב רשת יסודי באמצעות כלי תוכנה (למשל, סימנס רשת קונפדרציה, Procentec ProfiNet) חישוב תזמון ועומס.
  • השתמש בכבלים מוסמכים של פרופ'יבוס ומחברים (למשל, סימנס 6XV1830-xxx, Belden 3079A) כדי להבטיח תנופה נאותה והגנת.
  • בדוק את האוטובוס עם בודק כבל פרופ'יבוס או כלי אבחון לפני הגשת כל המכשירים.
  • יישום צג אוטובוס או צניפר (כמו פרופ'יטר) כדי להקליט את התנועה באוטובוס במהלך המבצע; לנתח שגיאות ולהתאים את התצורה לפי הצורך.
  • עבור תהליכים קריטיים המשימה, השתמש ממשקי מאסטר פרופ'יבוס אדומים (למשל, Y-link או Redundant DP מאסטר) כדי להימנע מנקודות בודדות של כישלון.
  • שמור על האוטובוס חינם של קווי stub יותר מ 0.3 מ ' בשיעורי הבנד גבוה יותר; השתמש T-linkors ישירות על כבל האוטובוס.

פרופ'נביבוס לעומת זירות אחרות לתעשיות תהליכים

בעוד פרופ'יבוס מתאים היטב לרכישת נתונים בזמן אמת, מהנדסים לעתים קרובות להשוות אותו עם פרוטוקולים אחרים כמו Modbus RTU, Foundation Fieldbus (FF), ו- HART לכל אחד יש עסקאות:

  • (FLT:0)Modbus RTU:FLT:1uampler ופחות יקר, אבל ללא תזמון רדיניסטי או אבחון מתקדם.
  • (FLT:0) מייסד שדהבוס: 1FLT מציע תכונות דומות של אוטומציה של תהליכים (למשל, בלוקים פונקציה, בטיחות פנימית) עם ארכיטקטורת תקשורת שונה (לוח זמנים פעיל קישורים) יש שכבת יישום חזקה יותר לשליטה בתחום אבל בסיס קטן יותר מותקף בהשוואה לפרופ'יובוס הרש"פ.
  • (FLT:0)HART:BuildFLT:1 Analog 4-20 mA עם יתר דיגיטלי; מוגבל לעדכונים משתנים ואטים מתאימים להתקנה הקיימת, לא עבור רכישה של נתונים רב-עוצמה במהירות גבוהה.

פרופ'יבוס משמיע איזון בין מהירות, עושר אבחון ויכולות אוטומציה תהליכים.עבור צמחים הזקוקים ללולאות בקרה מהירות (באמצעות DP) וכלי שדה בטוחים באופן מהותי (באמצעות הרש"פ) על שדהבוס יחיד, פרופ'רובו הוא הפתרון המעשי ביותר.

עתידו של פרופ'בוס בתעשיות תהליכים

בעוד המגמה במתקנים חדשים נעה לכיוון רשתות תעשייתיות מבוססות Ethernet כגון PROFINET (עבור ייצור מהיר) ו- EtherNet/IP, פרופ'יבוס נשאר חיוני בצמחים הקיימים. מתקנים רבים של תהליכים פועלים רשתות פרופ'יבוס שיישמרו וירחיבו במשך עשור אחר. PI מעודד עלייה בשלב ל-ProFINET באמצעות Proxies ושערים, ומאפשרים לשימוש חוזר של קיימות של מהנדסים הקיימים ב-Ibus, אך ורק עבור רשתות אבטחה של מערכת אבטחה של מערכת אבטחה ו-PTM.

מסקנה

פרופ'יבוס נשאר פרוטוקול תקשורת חזק ומוכח לרכישת נתונים בזמן אמת בתעשיות תהליכים.התנהגותו ה ⁇ סטית, תמיכה בבטיחות פנימית, ותכונות אבחון מכשירים נרחבות מאפשרות ניטור יעיל ושליטה של משתנים תהליכים קריטיים.על ידי תהליך ההתקנה המובנה - בחירת חומרה מתאימה, החלפה באמצעות קבצי GSD, קיפולציה נאותה, ושילוב עם מערכות בקרה - מסייע לבנות שדה אמין של פעילות גופנית, לעתים קרובות, כמו גם טיפול פונקציונליות חלקית.

(ב) קרא עוד, קרא ל-FLT:0 (Profibus & Profinet International FigLT:1), אתר האינטרנט הרשמי של פרופ' ,2Profibus PA Technology pagecioFLT 3: and the FLT:4Siemens Profibusing guideing guide FLT:5.