Table of Contents
יסודות פרופ'יבוס בתקשורת תעשייתית
פרופ'יבוס (Process שדה Bus) הוא אבן הפינה של אוטומציה תעשייתית מאז כניסתו בסוף שנות השמונים.הוא פותח על ידי סימנס ומאוחר יותר סטנדרטי תחת IEC 61158 ו- IEC 61784.הפרוטוקול מספק תקשורת דו-זמנית בזמן אמת בין מכשירים שדה, בקרים לוגיים מרשימים (PLCs), מבוזר I / O מודולים, מניעים, וממשקים אנושיים (HMIs) פועל ב מהירויות של 12 מ-R עד 12 מ-Ficb.
תכנון רשתות פרופ'יבוס עבור מערכות אוטומציה מודולריות ורחבות דורש הבנה עמוקה של פיזיקה באוטובוס, התנהגות המכשיר, אדריכלות ברמת המערכת.המטרה היא ליצור רשת שיכולה להתאים צמיחה ללא שילוב של דטרמיניזם או אמינות. מתקני ייצור מודרניים דורשים גמישות: קווי ייצור הם reposition מחדש, תחנות חדשות מתווספות, וציוד מורשת חייב להיות משותף עם חיישנים חכמים.
פרופ'יבוס וריאציות ויישומים שלהם
לפני צלילה לתוך עיצוב רשת, מהנדסים חייבים לזהות את שלושת הגרסאות העיקריות של פרופ'יבוס, כל אחד מהם מותאם למקרים שונים של שימוש.בחירת הגירסה הלא נכונה עבור יישום מסוים מוביל לצוואר בקבוקונים או כישלונות שילוב ביצועים.
פרופ'יבוס DP (Decentralized Peripherals)
פרופ'יבוס DP הוא הגרסאות הנפוצות ביותר באוטומציה במפעל.זה מיועד לחילופי נתונים מחזוריים מהירים בין בקרים לבין מכשירים מבוזרים I / O. DP תומך בארכיטקטורה של Master-slave שבו אחד או יותר מכשירים מאסטרים (בדרך כלל PLCs או בקרי תנועה) של מכשירי עבדים (רגישים, פועלים, מסולקים, מניעים) במחזור סלקטיבי (ply PLC) מספק מקסימום של 12 מ"ק ל-160 מטרים (מ"מ"מ"מ) ל- kbit) ל-160 מ"מ- kbit) ל- kbit) ל-160 מ"מ- kbit (מ"מ- kbit) ל- 1/ kbit) , 000) מהירויות של 2.
פרופ'בוס הרש"פ (Process Automation)
פרופ'יבוס הרש"פ מרחיבה את הפרוטוקול לתעשיית התהליך - נפט וגז, צמחים כימיים, טיפול במים.זה משתמש באותה שכבה פיזית כמו Foundation Fieldbus H1 (MBP, Manchester Bus Powered), המאפשרת למכשירים להיות מופעלים על האוטובוס תוך שימוש בסימנים תקשורתיים.PA פועל ב-31.25 kbit/s ותומך בבטיחות פנימית לסביבות מסוכנות.
פרופ'יבוס FMS (Fieldbus Message Specification)
פרופ'יבוס FMS הוא גרסה ישנה יותר המיועדת לתקשורת עמיתים-על-פני-על בין בקרים.זה מספק שירותי מסרים מורכבים יותר מאשר DP, אך בעיקר הושתלה על ידי פרופ'ינט ו-OPC UA במתקנים מודרניים. FMS נשאר בשימוש עבור שילוב מערכת מורשת, אבל עיצובים חדשים צריכים לטובת DP או פרופ'ינט לפרויקטים ירוקים.
רשת התנצלויות על מערכות מודולריות
פרופ'יבוס תומך בהתנצלות גופנית רבה, כל אחד עם עצירות סחר בהרחבה, סובלנות לקויה ואורך כבל.הבחירה של טופולוגיה משפיעה ישירות על האופן שבו ניתן לשנות את הרשת מאוחר יותר.
קו טופולוגי (Bus)
התצורה של פרופ'יבוס הקלאסית היא אוטובוס ליניארי עם כבל ראשי אחד רץ מן הראשון למכשיר האחרון.כל מכשיר מתחבר באמצעות כבל T-piece או טיפה.טופולוגיה זו פשוטה ובעלת עלות יעילה, אבל פגם בכבל הראשי או מחבר רופף יכול להפיל את כל המגזר.לרחבות, לתכנן את האוטובוס עם נקודות חיבור אלחוטיות חסומות ולהבטיח את אורך הכבל הכולל נשאר בתוך הגבולות עבור שיעור ה baud שנבחר.
Star Topology with Hubs
Star topologies להשתמש ברכזות פעיל או חוזר לחבר מספר רב של אשכולות למכשירים לעמוד השדרה המרכזי.גישה זו מבודדת פגמים: בעיה בענף כוכבים אחד אינה משפיעה על אחרים.התרחבות היא פשוטה - להוסיף מרכז חדש ומכשירי חיבור.עם זאת, כוכב להתנצלות להציג רכיבים פעילים נוספים שיכולים להיכשל ולהוסיף עיכוב הפצה.הם מתאימים ביותר עבור מכשירים מבוזרים פיזית שבו הם מקובצים תאים או יצירות.
עץ טופולוגיה
טופולוגיה עץ משלבת אלמנטים של אוטובוסים וכוכבים סידורים. כבל עמוד השדרה הראשי תומך במספר רב של קטעים באמצעות חזרות.כל פלח יכול להיות קו או כוכב.זה מאוד מודולרי כי פלחים חדשים ניתן לספוג על עמוד השדרה ללא תקשורת קיימת מטרידה. בפועל, עץ להתנצלות הם נפוצים בקווי ייצור בקנה מידה גדול שבו כל פלח מתאים לאזור ייצור.
טבעת טופולוגיה (דרך פרופ'בוס עם רדונדנסי)
כמה יישומי פרופ'יבוס תומכים בתצורה של טבעות באמצעות מודולים בתקשורת אדום.הטבעה מספקת התאוששות דרך אוטומטית אם מתרחשת הפסקת כבל.טופולוגיה זו נדירה בהתקני פרופ'יבוס סטנדרטיים, אך מופיעה ביישומים קריטיים כמו דור חשמל או צמחים מתמשכים שבו זמן השבתה אינו מתקבל על הדעת.
עקרונות הליבה של ארכיטקטורת רשת מודולרית
עיצוב מודולרי פירושו שניתן לבנות את הרשת, לבחון ולהרחיב אותה באופן מצטבר.העקרונות הבאים מנחים את יצירת רשתות כאלה.
המונחים: Subnetting
לחלק את הרשת לחלקים פונקציונליים או פיזיים.כל פלח צריך לכלול קבוצה הגיונית של מכשירים - לדוגמה, כל I / O נקודות על מכונה אחת או את כל החיישנים באזור שידור. Segment מגביל את ההשפעה של תקלה על קטע אחד וסימולציות בעיות לפתרון. השתמש חוזר על משתמשים או זוג כדי להצטרף למגזרים.כל אחד מהם חוזר מחדש את האותות ובודד את הקטעים החשמליים, למנוע מפוזרים יותר ל-127 בעיות כבל.
כתובת: Allocation and Management
כל מכשיר ברשת פרופ'יבוס דורש כתובת תחנה ייחודית (0-126) כתובת 0 שמורה למכשירים מאסטר, וכתובת 126 משמשת לתצורה ראשונית של המכשיר. בעת תכנון הרחבה, שמורה בלוק קבוע של כתובות עבור מכשירים עתידיים.לדוגמה, אם ההתקנה הנוכחית שלך משתמשת 1-20, רזרבות 21-40 עבור צמיחה.
כוח ואסטרטגיה
כבלי פרופ'יבוס DP דורשים התייחסות קרקעית נקייה לשמירה על שלמות האות. השתמש בתכנית חד-פעמית חד-פעמית בקצה אחד של כל פלח כדי למנוע לולאות קרקעיות.מגן הכבלים חייב להיות מחובר לקרקע בכל מחבר ההתקן, בדרך כלל דרך הקליפה של D-sub. עבור פלחי הרש"פ, האוטובוס מספק כוח למכשירים, כך שאספקת החשמל חייבת להיות אחראית לכל המכשירים הקיימים והעתידיים.
תשתית לצמיחת
התקן עמוד השדרה קנונית העולה על הדרישות הנוכחיות. השתמש בכבלים איכותיים של פרופ'יבוס עם מגן כפול (מוחן וסולסל) ומנעול אופייני של 150 הומסים.משוך כבלים חסונים במגש כבלים לצד אלה פעילים.תתתחיל אותם עם מחברים ולייבל אותם בבירור.כאשר מכשיר חדש נדרש, הכבלים כבר נמצאים במקום, נמנעים מיתרונות יקרים עבור מתקנים גדולים, לשקול מראש לאפשר כבלים.
אסטרטגיות מפורטות להתרחבות
התרחבות אינה מחשבה – יש צורך להנדסה לתוך הרשת מסקירה עיצובית ראשונה.הגישות הבאות מאפשרות צמיחה חלקה.
שימוש ב-Resreatives ו- Segment Couplers
חוזרים הם העורכים של התרחבות פרופ'יבוס.הם להאריך את אורך הכבלים, להגדיל את מספר המכשירים לפי פלח, ולספק בידוד חשמלי. A טיפוסי פרופ'יבוס DP פלח תומך 32 מכשירים; הוספת חוזר יוצר קטע חדש של 32 מכשירים.עם מספר חזרות, רשת יכולה להגיע באופן תיאורטי 127 מכשירים על פני מספר רב של קטעים.כאשר בחירת חוזר, מודלים משולבים עם דו"ח זה דוח לאחור, מאפשר ספירת תאים מרוחקים, ומאפשרת תאים.
תחנת I/O
השתמש במדפים מרוחקים I / O עם כוכבי אחוריים מודולריים.תחנות אלה מאפשרות הוספת I / O מודולים (קלט דיגיטלי, פלט אנלוגי וכו ') ללא החלפת המתחם כולו. פלטפורמות פופולריות כמו Siemens ET 200SP או WAGO 750 תמיכה סדרה תמיכה גלימה חמה של מודולים בתצורה מסוימת. מיקום מודולים I / O תחנות ליד אשכולות של חיישנים ופעולות כדי למזער חיקור שדה.
נקודות הרהורים וחיבור גמישות
התקן תיבות T-linkors או צומת נוספות לאורך האוטובוס במרווחים קבועים, גם אם מכשיר אינו מחובר בתחילה. Cap nouse מחברים עם מעבדי חצני או כיסויי אבק.הההספק הפיזי הזה מאפשר הוספת מכשיר בתוך דקות ולא שעות. בפועל, הצבת T-connector כל 10 מטרים לאורך קו ייצור מספק נקודות חיבור עתידיות בשפע.
כלי אבחון וידוי
רשת הרחבה דורשת כלים שיכולים לגלות ולשלב מכשירים חדשים ללא הפרעות שירות. השתמש ב- Profibus מנתחים ותוכנות תצורה (כגון SiemensATIC PDM, ABB FIPT, או בכלים של צד שלישי כמו ProfiTrace או Sycon.net) התומכים בזיהוי אוטומטי וקביעת פרמטר. לשמור על קובץ GSD עדכני (תחנת כללי) עבור כל המכשירים, הן בהווה והן ל-Sched לקובץ חדש.
שיטות טובות ל-Reliable Profibus Networks
אמינות היא הבסיס של כל רשת תעשייתית.פרקטיקות אלה להפחית את זמן השבתה ולפשט את תחזוקה.
סיום תקין
כל פלח פרופ'יבוס חייב להיפסק בשני הקצוות עם רשת של 220-ohm התנגדות בין קווי הנתונים (A ו- B) ו- 390-ohm משיכה/pull-down ל- +5V וקרקע. סיום תיקון גורם להשתקפות אותות, שגיאות bit שגיאות, וכשלי תקשורת לסירוגין. השתמש במכוון פעילים שנבנו לחבר או בלוקים חיצוניים.
שם מקור: Kiling and Grounding Discipline
סביבות תעשייתיות הן רועשות. Motors, כוננים בתדר משתנה, ציוד מתפתל, והחלפת ציוד חשמל מזרקת התערבות אלקטרומגנטית לתוך כבלים. השתמש בכבלים של פרופ'יבוס עם כיסוי מגן מחוספס של לפחות 85%.קרקע את המגן בכל מכשיר באמצעות דיור המחבר. להימנע מקרקע את המגן בשני הקצוות של כבל ארוך לרוץ כדי למנוע זרמים קרקעיים - להשתמש במגבת קיבולים על פני אחד אם יש צורך כביש 20 ס"מ לפחות מ מילימטרים מ מילימטרים מ מילימטרים מ מילימטרים מ מילימטרים 50 ס"מ לפחות מ מילימטרים מ מילימטרים מ מילימטרים מ מילימטרים מ מילימטרים מ מילימטרים מ מילימטרים מ מילימטרים מ מילימטרים מ מילימטרים מ מילימטרים מ מילימטרים מ מילימטרים מ מילימטרים מ מילימטרים מ .
אורך האוטובוסים ו- Baud Rate Management
אורך הכבלים המקסימלי לקטע תלוי בקצב ה-Bud: ב-12 Mbit/s, הגבול הוא 100 מטר; ב-1.5 מ"ר / s, 200 מטר; ב 500 kbit/s, 400 מטרים; בשעה 93.75 kbit/s, 1200 מטרים. עבור מערכות מורחבות, בחר קצב בודה המספק מספיק חדרי ראש עבור מכשירים עתידיים ללא אורך הקרבה של 1.5.
אבחון רשת סדיר
יישום מעקב אוטובוסים תקופתי לתפוס השפלה לפני שהיא גורמת לכשלונות.מדת רמות, שולי רעש, וספירות retry. כלים כמו Profibus DP DP DP DP DP DP DP DP DP DP DP DP DP DP DP DP DP , או oscilloscopes המחוברים לאוטובוס מספקים ניתוח גלפור בזמן אמתיגלנטים, כדי להשוות אותם על פני מסגרת זמן.
אישור התקן והתאמה
רק להשתמש במכשירים עם תאימות מוסמך של פרופ'יבוס (לוג האישורים של ארגון הסחר של פרופ'יבוס) מכשירים שאינם חשודים עשויים להשתמש בתזמון לא סטנדרטי או ברמת מתח שגורמים תקלות לסירוגין.כאשר שילוב מכשירים מיצרנים שונים, לבדוק אותם יחד בסביבה מלחיצה לפני חיבורם לרשת הייצור. לשמור על מאטריקסציית תאימות עבור מכשירים אדים ועבדים, לא גרסאות קושחה ונושאים ידועים.
בעיות נפוצות של פרופ'יבוס
אפילו רשתות מעוצבות היטב נתקלות בבעיות.גישה שיטתית לפתרון בעיות מצמצם את זמן השבת.
בעיות שכבתיות
הכישלונות הנפוצים ביותר הם פיזיים: מחברים רצופים, חוטים שבורים, מגעים מקולקים, או כבלים פגומים. השתמש ב- TDR (Time Domain Reflectometer) כדי לאתר הפסקות כבלים. Inspect D-sub Connectors for bent pins or Missing ברגים. Measure the busמתח בין pins 6 ו-5 על D-sub - אוטובוס מופעל בדרך כלל מראה 4.5-5.
סודיות והתמודדות עם סכסוכים
כתובות Duplicate הן גורם מוביל של כשלי תקשורת. השתמש בסורק כתובת כדי לרשום את כל המכשירים הפעילים ואת כתובותיהם. השוו זאת נגד מסד הנתונים של התצורה.אם מכשיר מתקשר לסירוגין, לבדוק את הגדרות מתג כתובת או פרמטר כתובת תוכנה. להחליף כל מכשיר עם קונפליקט כתובת באופן מיידי.
טיים ומחזור זמן הפרות
כאשר מכשירים חדשים מוסיפים, המאסטר חייב לבדוק אותם בתוך זמן מחזור האוטובוס מוגדר.הוספת יותר מדי מכשירים או מכשירים עם זמני תגובה ארוכים יכול לגרום למחזור זמן כדי לעלות על הגבול המותר (בדרך כלל 10-100 מ"מ בהתאם ליישום) חישוב המחזור הנדרש לאחר כל התרחבות.אם זה עולה על הגבול, להגדיל את קצב הבנד, פיצול הרשת לתוך פיטורים נפרדים, או מחוץ לעומס משני לאוטובוס.
תוצאות חיפוש עתידיות: נתיבי הגירה מפרופ'יבוס לפרופסורינט
בעוד פרופ'יבוס נשאר פרוס נרחב, מתקנים חדשים רבים ושדרוגים נעים לפרופ'ינט, יורש האית' התעשייתי.עיצוב רשת פרופ'יבוס הרחבה היום צריך לשקול הגירה בסופו של דבר, משתמשים בני זוג ושערים שגשרים את פרופ'נביבוס ופדרציות פרופ'ינט, המאפשרים מעבר הדרגתי.לדוגמה, להחליף מאסטר עם בקר השקעות, שמתקשר לפרופ'טבוס הקיים דרך שער של זמן, תוך כדי החלפתואט, עם גישה מהירה יותר, תוך כדי שינוי מהיר יותר, תוך כדי שינוי מהיר יותר, עם גישה יעילה יותר עם גישה יעילה יותר עם אקטיבית-תרגול של פרופ'ט.
מסקנה
תכנון רשתות פרופ'יבוס עבור מערכות אוטומציה מודולריות ורחבות דורש תכנון קפדני בכל שכבה: בחירת טופולוגיה, תשתיות כבל, טיפול, תקציב חשמל ומוכנות אבחון. על ידי פי חישוב הרשת, שמירה על תיעוד מעמיק, ודבקות בשכבות פיזיות הטובות ביותר, מהנדסים ליצור מערכות סופגות שינוי ללא ביצוע של שדרוגים.