משפחת פרופ'יבוס של פרוטוקולי שדהבוס הייתה אבן הפינה של אוטומציה תעשייתית במשך עשרות שנים. בתוך המערכת האקולוגית הזאת, פרופ'יבוס DP (Decentralized Peripherals) ו- Profibus PA (Process Automation) משרתים שתי תחומים תפעוליים נפרדים.בעוד שניהם בנויים על אותו פרוטוקול ליבה, השכבות הפיזיות שלהם, המאפיינים והיישומים שלהם שונים באופן משמעותי.

מקורות וסטנדרטים

פרופ'יבוס פותח במקור בסוף שנות השמונים על ידי קונסורציום של חברות ואוניברסיטאות גרמניות.זה הפך לסטנדרט בינלאומי תחת IEC 61158 ו- IEC 61784.הפרוטוקול מגדיר מודל תקשורת אד-עבד, שבו אחד או יותר מאסטרים (בדרך כלל PLCs או DCS בקרים) מתקני עבדים (רגישים, פועלים, פרופ') הופיעו מסוכנים, תוך התמקדות בטמפרטורות איטיות של תאים מתקדמים, ומשתנים, במיוחד, בין המשתנים, לבין רמת בקרה איטית של תאים מתקדמים, לבין התקני בקרה מתקדמת, החלים, ומעבדים מתקדמים, החלים של התקני בקרה מתקדמת, החלים של התקני בקרה מתקדמים, ובמיוחד בטמפרטורות איטיות של התקני בקרה (D.

שני הגרסאות חולקות את אותה שכבת יישומים (Layer 7) ואת רוב שכבת הקישור של הנתונים (Layer 2), אך נבדל בשכבה הפיזית (Layer 1). הבדלים אלה אינם שרירותיים; הם מונדסים כדי להתאים את הדרישות הייחודיות של ייצור דיסקרטי במהירות גבוהה מול איטי, בקרה על תהליך בטוח באופן לא פנימי.

מפרט טכני ב-Glance

Parameter Profibus DP Profibus PA
Physical Layer RS-485 (differential twisted pair) MDP (Manchester Bus Powered), FISCO, or Entity model
Data Rate 9.6 kbps to 12 Mbps (typical 1.5 Mbps) 31.25 kbps (fixed)
Maximum Cable Length 100 m (at 12 Mbps) to 1200 m (at low speed) 1900 m (without repeater)
Devices per Segment 32 (up to 126 with repeaters) 32 (per segment, up to 126 with repeaters)
Power Supply Separate power cable to devices Digital + power over same two wires (bus-powered)
Intrinsic Safety Not inherently safe; galvanic isolation can be added Yes, designed for hazardous zones (Ex ia/ib)
Typical Applications Motor control centers, conveyors, packaging, robotics Valve positioners, pressure transmitters, flow meters

בטבלה לעיל מדגיש את הניגודים המנציחים ביותר.פרופ'אב DP מאשר מהירות וקביעת הסימון עבור סריקה לוגיקה מהירה, בעוד פרופ'יבוס הרש"פ מעדכנת את אורך הבטיחות והכבלים עבור מכשירים מבוזרים באטמוספירה נפץ פוטנציאלי.

שכבת פיזיקליות ו-Caling

פרופ'יבוס DP: RS-485 עם Transceivers מהירים

פרופ'יבוס DP משתמש בסימן 485 של RS-485 השונה על כבל מעוות-pair עם אימפולס אופייני של 150 ⁇ .מחבר סטנדרטי הוא 9-pin D-sub (נקבה ונקבה) התנגדות לחיסול (220 ⁇ כל אחד בין קו A ל- B, בתוספת m 390 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

כוח לכל מכשיר DP מסופק בנפרד - באופן רטיפי 24 V DC באמצעות כבל ארבעה-חוטי (שניים לנתונים, שניים לעוצמה). זה מרתיע פירושו שאובדן כוח במכשיר אחד אינו משפיע על שלמות התקשורת על המגזר.

פרופ'יבוס הרש"פ: MDP (Manchester Bus Powered)

פרופ'יבוס הרש"פ מעסיקה את שכבת MDP פיזית, המוגדרת ב-IEC 61158-2 היא משתמשת ב- מנצ'סטר ⁇ (באמצעות המתח והמודולציה הנוכחית) וטכנולוגיית 2-wire המופעלת על ידי אוטובוס.הזוג נושא את שני הנתונים והכוח (עד 30 V DC, מוגבל לבטיחות פנימית), שיעור הנתונים הקבוע של 31.25 kbps נמוך, אך זה מאפשר ריצה ארוכה (עד 30 מטר) לסביבות רועשות).

עבור אזורים מסוכנים, הרש"פ מאמצת את המושג הבטוח של שדהבוס (FISCO) או מודל נטיות של שדהבוס (IEC 60079-11) FISCO מאפשר מקסימום 32 מכשירים באזור 0 (או אזור 1) עם זרם קצר-כישור מוגבל. כבל המטען הוא בדרך כלל מגן על זוג מעוות, ודרבנים יכולים להשתמש בכבלים קצרים יותר לאמצעי שדה (או DP) בין האינטגרציה ל- RS/R) לבין אותות מעורבים.

שיעורי נתונים, מחזור פעמים ודמנציה

פרופ'יבוס DP תומך במספר רב של שאלון אשר נבחר באמצעות זיהוי אוטומטי או תצורה ידנית.זמן מחזור עבור אוטובוס DP נקבע על ידי מספר העבדים, כמות הנתונים קלט / ⁇ עבור עבד, ואת שיעור הבאוד. A טיפוסי DP עבד עם 20 על ידי 20 tes של I / O נתונים ב 1.5 מ"מ מחזורים מתחת 2 מ"מ.מהירות זו חיונית לשליטה סגורה, מהירות גבוהה, או קווי CNC מתחת ל - 1 מתחת ל -2 מטר.

פרופ'יבוס הרש"פ, עם 31.25 kbps הקבוע שלה, הוא בערך 50-500 פעמים איטי יותר מאשר מהירויות DP טיפוסיות.מגזר הרש"פ יחיד המסקר 20 מכשירים עם 10 מילימטרים כל אחד יכול לקחת 50-100 מ"מ לכל מחזור.זה מספיק באופן מושלם עבור משתנים בתהליך (למשל, משדר טמפרטורה עדכונים כל 100-500 מ"מ), אבל לא עבור מהירות גבוהה.

כדי לגשר על פער המהירות מבלי להפריע למגזרי הרש"פ, זוג DP/PA פועל כשער שקוף.אדון ה-DP רואה את בן הזוג כעבד DP; בן הזוג מנהל את הצד הפלסטיני בקצב שלו, ומתורגם בין שני פורמטי החבילה.

אישור שטח מסוכן וכוח

אחד מהמונים הקריטיים ביותר הוא בטיחות פנימית.פרופ'יבוס DP אין יכולת מוכחת לפיצוץ.אם יש להציב מכשיר באזור 0 (גז) או אזור 20 (תעשיית), מברשות גליאניות, חסמי זן, או חסמי שדה בטוחים אינטרינים מוסיפים, אשר מגבירים את העלות והמורכבות.

פרופ'יבוס הרש"פ, לעומת זאת, תוכנן מהבסיס לבטיחות פנימית. FISCO מגביל את האנרגיה המאוחסן בכבל והמכשיר capacitances/inductances לרמות שאינן יכולות להצית אווירה דלה, אפילו בתנאים פגומים. A FISCO-apped PA ניתן להתקין באזור 0 ללא מחסומים נוספים.הכוח הוא מוגבל ל-2-OT עבור מברשותי כוח חכם יותר או מכווץ (כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, עבור מיקום מאובטח יותר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, עבור מיקום מאובטח יותר, כלומר, עבור קיבולת גבוהה יותר, כלומר, עבור קיבולת גבוהה יותר, עבור ⁇ /או יותר, כלומר, כלומר, עבור קיבולת גבוהה יותר, עבור קיבולת גבוהה יותר, עבור ⁇ /או יותר, עבור קיבולת גבוהה יותר, עבור ⁇ /או יותר, עבור ⁇ /מתאים.

יתרון נוסף של הרש"פ הוא השימוש בזוג יחיד של חוטים עבור כוח ונתונים, צמצום חומרי ההתקנה ומורכבות צומת.בצמחים כימיים שבהם צנרת, מגשים, ו conduit הם בשפע, זה יכול להוביל חיסכון משמעותי בעלויות.

פרופילים והתאמה

שני פרופ'יבוס DP ו- PA משתמשים בקבצי GSD (תיאור התחנה הכללית) כדי לתאר פרמטרים ויכולות המכשיר.עם זאת, מכשירים הרש"פ דבקים בדרך כלל בפרופיל ל- Process Automation (פרופיל PA), אשר מאמת פרמטרים כגון סוג המכשיר, טווחי מדידה והנתונים האבחון.לדוגמה, משדר לחץ של פרופ'בוס הרש"פ מכל יצרן יחשוף את אותם משתנים סטנדרטיים (למשל, לחץ, טמפרטורה, שימוש) באמצעות מבנה חסימת בלוק פונקציונלי (blockibus) באמצעות אותו חסימה זו).

לתקני פרופ'יבוס DP יש גם קבצים GSD, אבל מגוון הפרופילים גדול יותר (למשל, פרופיל כונן מהיר משתנה, פרופיל קודר, ופרופיל Valve) הוא טוב, אבל לא סטנדרטי כמו ברש"פ בגלל המגוון הרחב של מכשירים אוטומציה. לדוגמה, שני דחפים DP שונים עשויים ליישם פונקציות פרופיל שונה, הדורשים הנדסה זהירה.

Topology ואינטגרציה

רשת DP טיפוסית של מפעל משתמש ב- daisy-chain או תא המטען-and-dropline Topology. Terminators ממוקמים בקצה של הגזע. חזורers לאפשר לרשת להיות מפוצלת לתוך פלחים מבודדים, כל אחד עם 32 מכשירים.התקשורת הפיזית היא לעתים קרובות כבל פרופ'יבוס עם מפגע אופייני של 150 ⁇ , ומתחבר עם סיום מובנה משותף הם נפוצים.

רשתות פרופ'יבוס הרש"פ כמעט תמיד מוגדרות כעץ או תא המטען-and-spur Topology.The Coupler יושב באזור בטוח (למשל חדר הבקרה או תיבת צומת) כבל הגזע רץ לתיבת הפצה שדה, שממנו מדרבן (עד 120 מ' כל אחד, בהתאם למספר המכשירים) להתחבר למכשירים בודדים.

עבור מתקנים גדולים, מאסטר DP אחד יכול לנהל מספר רב של פלחי הרש"פ באמצעות מספר זוגות, כל אחד מהם פועל כעבד DP נפרד.אדריכלות ההיררכית הזו אידיאלית עבור מערכות בקרת תהליכים מבוזרות (DCS) שבו כלי שדה מפוזרים על פני מרחקים גדולים (למשל, זיקוק שמן או צמח פרמצבטי).

דוגמאות

אוטומציה במפעל עם פרופ'יובוס DP

  • (FLT:0) מנוע הרכב קו: 1FLT:1 רובוטים וולדינג, דחפים משדרים, וחיישנים לחץ שכל אחד מהם היה מעורב במחזור של 10 מ"מ. ADP Master (Siemens S7-1500) מתקשר עם 120 עבדים מעל שלושה פלחים DP, השגת 5% עומס אוטובוס.
  • (FLT:0) מכונת עיבוד: 1FLT 1 Servo מניע לסרט unwinding, חיתוך, וחותמת. במהירות גבוהה IO (קלטים דיגיטליים מחיישנים פוטואלקטריים) זקוקים לתגובה ⁇ יסטית מתחת 2 מ"מ. פרופ' פרופ'נביבוס DP ב 12 Mbps עם כבלים קצרים (15 מ"מ) משיג זאת.

אוטומציה של פרופ'בוס PA

  • (FLT:0Chemical כור ניטור: FLT:1 30 מקטעי לחץ וטמפרטורה, שני מיקומים שסתום, ו- pH אחד מנתח באזור מסוכן אחד. A יחיד פרופ'בוס PA, 800 מ' תא המטען, המופעל על ידי זוג בחדר הבקרה המרכזי.דענן נתונים כל 200 מ"מ - חסר יכולת ליציבות של PID.
  • (FLT:0)Oil & גז שליטה היטב:FearLT:1 יחידות מסוף מרוחקות (RTUs) המחוברות באמצעות DP / PA זוגrs, עם מכשירים PA בכל ראש (ממטר זרימה, שסתום חנוק) הארוך (עד 1.9 ק"מ) לחסל את הצורך בקבינטות ביניים I / O מחת.

שיקולים

חומרת פרופ'יבוס DP (קלידים, מחברים, כרטיסי ממשק) היא בדרך כלל פחות יקר עבור צומת מאשר הרש"פ, חלקית כי RS-485 transceiver הוא פשוט יותר ולא הסמכה בטיחות פנימית נחוצה לאוטובוס.עם זאת, עבור אזורים מסוכנים, DP יכול להיות יקר יותר כאשר הוא מחסומי מחסומים או מתקני e-rererererererererererere מופעלים של הרש"פ גם מבטלים את הצורך בחשמל, להורדת כוח, ולהפחית את עלויות עבודה בנפרד.

עבור רצפת מפעל נקייה ולא-מזוה עם מכשירים מהירים רבים, DP הוא עלות-תועלת.עבור צמח גדול בקנה מידה גדול עם מכשירים רבים איטיים, בטוח באופן מהותי שטח מתפשט למרחקים ארוכים, הרש"פ מציעה עלויות נמוכות יותר.

הגירה והתאמה

צמחים קיימים רבים יש מתקני פרופ'יבוס הרש"פ שיש לשלב עם מערכות בקרה מודרניות.מכיוון שפרופ'יבוס אינו מיושן, בקרים חדשים (למשל, Siemens TIA Portal, Rockwell PlantPAx, ABB 800xA) עדיין תומכים DP ו- PA באמצעות מודולים ממשק מתאים.עם זאת, כמה ספקים עוברים לפרוטוקולים המבוססים על Ethernet כמו PROFINET או Ether / IP עבור פרויקטים חומים, נשארים עם , זוג יישומים חלופיים ו-HPA (Enster) עם מכשירים חלופיים, עם תחליפיים, עם תחליפיים גדולים, כולל פונקציות הראשי של DHPA ו-HMAF.

פרויקטים של גרינפילד בוחרים לעיתים קרובות PROFINET עבור עמוד השדרה ומשתמשים ברש"פ באמצעות שער PROFINET-to-PA, אך ישירות פרופ'יבוס DP/PA הוא עדיין פתרון תקף ומוכח, במיוחד באזורים שבהם מומחיות מורשת חזקה.

בחירת קריטריה: DP vs PA

  1. (FLT:0) Environment: 1FLT הוא המכשיר באזור מסוכן (Zone 0/1/2)? אם כן, הרש"פ היא הבחירה הטבעית.
  2. דרישות מהירות הנתונים:0 (FLT:1) האם המכשיר דורש תקופות מחזור מתחת 10 מ"מ? DP הוא חובה. עבור משתנים בתהליך (PID לולאות, ניטור), 31.25 kbps של הרש"פ מספיק.
  3. (ב) ,0) ,Distance: FLT:1 האם מכשירים מתפשטים מעל מאות מטרים או קילומטרים? הרש"פ תומכת בפערים ארוכים יותר ללא חזרות.
  4. (FLT:0)Power זמינות: VisFLT:1 יכול כלי השדה להיות שני מנועים אוטובוסים אלחוטיים, או האם זה דורש 24 V DC נפרדים?, מכשירים של הרשות הפלסטינית הם בדרך כלל מופעלים על ידי אוטובוסים; מכשירים רבים של DP זקוקים לעוצמה נפרדת.
  5. (FLT:0) בסיס בלתי צפוי: FLT:1hil; אם הצמח כבר משתמש ב- Profibus DP על שכבת הבקרה וחייב להוסיף מכשירי תהליך, הוספת קטע PA באמצעות זוג הוא חלק.

מסקנה

פרופ'יבוס DP ו- Profibus PA הם שני צדדים של אותו מטבע, כל אחד מהם מותאם לשטח התעשייתי שלו. DP מצטיין במהירות, ⁇ ועלויות לאוטומציה במפעל; הרש"פ מצטיינת בביטחון, מרחק ופשטות עבור אוטומציה של תהליכים.הם יכולים לפעול בהרמוניה באמצעות בני זוג, ומאפשרת מערכת בקרה אחת לנהל הן מכונות מהירות ותהליכים איטיים.

לקריאה נוספת, מתייחס לתיעוד הרשמי של פרופ'בוס ב-FLT:0 (Profibus International FigveFLT:1 ותקן IEC 61158, ניתן למצוא הנחיות נוספות ב- FISCO:2 (FieldComm Group FISCO PageFLT 3).