במערכת האקולוגית המורכבת של אוטומציה במפעל, היכולת של מכשירים מגוונים לתקשר באופן אמין בזמן אמת היא עמוד השדרה של ייצור יעיל. שחקן מפתח בנוף תקשורת זה הוא פרופ'יבוס FMS (Fieldbus Message Specification) בעוד פרוטוקולים חדשים יותר הופיעו, הבנת פרופ'בוס FMS נשאר חיוני לאנשי מקצוע הפועלים עם מערכות מורשת, מתקנים גדולים, ואדריכלות מורכבת זה מספק מאמר מקיף של פונקציות ייצור, תחת פונקציות טכניות, פונקציות ייצור מודרניות, ואפקטים תעשייתיות, תחת מגבלות ייצור.

מה זה פרופ'יבוס FMS?

פרופ'יבוס FMS הוא פרוטוקול תקשורת המבוסס על תקן פרופ'יבוס, שפותח בסוף שנות ה-80 ובתחילת שנות ה-90 על ידי קונסורציום של חברות גרמניות ומוסדות מחקר.זה נועד לטפל בחילופי נתונים מורכבים, ברמה גבוהה בין בקרים לוגיים מתכנתים (PLCs), מערכות בקרה מבוזרות (DCS), ומכשירים אחרים בתחום האינטליגנטי.פרוטוקול על מודל ה-OSI 1, 2, ו- 7 מאפשר שימוש ב-FUSLOS (MS) כדי להפעיל את מערכות בקרה מקודמתנותנותנותנותנותנותנותנותנותנות, ו-S) ו-S) ו-S) כדי להפעיל את מערכות בקרה ממכשירים שונים.

פרופ'יבוס FMS הוא אחד משלושת גרסאות הליבה של פרופ'יבוס, לצד פרופ'יבוס DP (Decentralized Periphery) ו- Profibus PA (Process Automation) בעוד DP מתמקד בחילופי נתונים מחזוריים מהירים עם I/O מכשירים וכתובות PA ביישומים סטנדרטיים של אבטחה עבור תעשיות, FMS תוכנן עבור נתונים מורכבים יותר, מוכווני הודעות היסטוריות, אך נדרשה לשימוש מוקדם יותר, אך ורק לאחר מכן, אך ורק לאחר מכן, כדי להשתמש בתוכנות סטנדרטיות, אך ורק לאחר מכן, כדי להשתמש באוטומציה מתקדמת, אך ורק לאחר מכן, אך ורק לאחר מכן, אך ורק לאחר מכן, כדי להשתמש בטכניקות סטנדרטיות, כדי להשתמש באוטומציה מתקדמת יותר, אך ורק לאחר מכן, אך ורק לאחר מכן, אך ורק לאחר מכן, כדי להשתמש בטכניקות מתקדמות.

תכונות טכניות עיקריות של פרופ'יבוס FMS

פרופ'יבוס FMS מציע חבילה של תכונות שהופכות אותו מתאים לסביבות אוטומציה תובעניות.מאפיינים אלה מגדירים את הביצועים, ההיקף וההתערבות שלו.

1. תקשורת מודל ושירותים

פרופ'יבוס FMS משתמש במודל תקשורתי של לקוח.A מכשיר (קל) מבקש שירותים ממכשיר אחר (server) הפרוטוקול מגדיר מערכת מקיפה של שירותים המבוססים על תקן אבטחת המידע (MMS) (ISO 9506.

  • (ב) [15] ויקרא וכתוב אובייקטים נתונים מובנים (הסבירות) ברחבי הרשת.
  • (ב) ,0) , אפילו לא הודעה: 1FLT: שליחת הודעות בלתי רצויות כאשר תנאים ספציפיים מתרחשים בתוך מכשיר.
  • (FLT:0)Domain Management:FLT:1 הורד או מעלה נתונים גדולים (למשל, קבצי תצורה, קושחה).
  • (ב) ⁇ :0) ,הכנת אינטגר: 1 החל והפסקת תוכניות או שליטה שגרות על מכשירים מרוחקים.
  • ניהול:0 (Semaphore Management: FLT:1) תיאום גישה למשאבים משותפים בין מכשירים מרובים.

שירותים אלה מאפשרים לפרופ'יבוס FMS לטפל ביישומים הדורשים מבני נתונים מורכבים ותקשורת סינכרונית, כגון פרמטר המכשיר, אבחון מרחוק ותיאום מכשירים רב-דור.

שכבת פיזיקליות וטכנולוגיות טרנספלציה

פרופ'יבוס FMS משתמש בדרך כלל RS-485 כמו השכבה הפיזית, הפועלת על כבלי נחושת מעוותים. פרמטרים מרכזיים כוללים:

  • (FLT:0) Data Rate: FigFLT:1 תומך במהירויות שידור מ-9.6 kbit/s עד 12 Mbit/s (הנפוץ ביותר הוא 1.5 Mbit/s או 12 Mbit/s).
  • מספר התחנהים: למעלה מ-127 צמתים (ב- 0-126)
  • אורך:0 (הרחבה:0) אורך: אורך המקטע המקסימלי תלוי בשיעור הנתונים; בשעה 1.5 מביט/s הוא 200 מטר (ללא חזרות), ועם חזרות הוא יכול להאריך כמה קילומטרים.
  • (ב) ⁇ :0 (בלטינית:0) ,1) , מדרשות אוטובוס קווי קואר (מונחים פעילים בשני הקצוות).

למרחקים ארוכים יותר או סביבות עם התערבות אלקטרומגנטית גבוהה, ניתן להשתמש בשידורי סיבים אופטיים.הפרוטוקול תומך גם בגרסאות על MBP (Manchester Bus Powered) עבור פרופ'יבוס הרש"פ, אם כי FMS עצמו מוגבל בעיקר ל- RS-485.

3.הזמן האמיתי

פרופ'יבוס FMS תוכנן עבור יישומים קריטיים בזמן.זה משתמש פרוטוקול לעקוף את הסימון (מבוסס על תקן IEEE 802.4) כדי לנהל גישה לאוטובוס.הסימון מסתובב בין מכשירים אדניים (תחנות פעילות), וכל מאסטר יכול לבדוק את מכשירי העבד שהוקצו לו.זה מבטיח כינון תקשורת DPed, בדרך כלל בטווח של מילימטרים.

4. אי-אפשרות ופרופילי התקן

אחת המטרות המייסדות של פרופ'בוס היא החלפת מכשירים. Profibus FMS מאפשר מכשירים מיצרנים שונים לתקשר באמצעות אובייקטים תקשורת סטנדרטיים (נקראים FLT:0communication ObjectsFLT:1) אובייקטים אלה מגדירים את מבנה הנתונים עבור סוגים ספציפיים של מכשירים (למשל, דחף, שסתום, חיישנים) בפרופילים.

יישומים של פרופ'יבוס FMS ב- Factory Automation

פרופ'יבוס FMS כבר הוצב באלפי מתקנים ברחבי העולם, במיוחד בתעשיות שבהן נדרשת תקשורת מורכבת ורב-דורית וחילופי נתונים נרחבים של מכשירים נדרשים.

1. ניהול תהליכים וייצור הוצאה להורג

במפעלי ייצור בקנה מידה גדול, פרופ'יבוס FMS משמש לחיבור מערכות PLCs, DCS, ומפעיל עבודות הפעלה.היכולת של הפרוטוקול לטפל בנתונים מובנים ותקשורת מונעת אירועים הופכת אותו אידיאלי עבור:

  • (ב) ,0) בקרת תהליך של שליטה: 1FLT: 1 מתכונים ניהוליים, ריצוף ורישום נתונים.
  • אינטגרציה:0 (SCADA:FLT:1) החלפת פקודות ברמה גבוהה וערכי תהליכים עם מערכות פיקוח.
  • (ב) ניהול אירועים ואירוע: 0 (FLT:1) מפיצים אזעקה ממכשירי שדה לחדרי בקרה מרכזיים.

אוטומציה של מכונות ורובוטיקה

FMS נמצא ביישומים הדורשים תיאום מורכב בין מכונות חכמות מרובות.לדוגמה, בתא הרכבה רובוטי, הפרוטוקול יכול לחבר בקרים רובוטיים, מערכות ראייה, ו- PLCs.

  • (ב) פרמטר ציוד וציוד:0 (Tool andציוד): FLT:1 (מעלה מתכונים, פרופילי תנועה, או קלמנטים חיישן).
  • (ב) [15] , ⁇ של רובוטים רב-אקים: FLT: 1:1 תיאום תנועה באמצעות שירותי ייעוד.
  • (FLT:0) טכנאי תחזוקה של רגשות: FLT:1ir יכולים לגשת למצב מכשירים מפורט ו יומני שגיאה מנקודת מפתח.

חומר Handling & Logistics

מחסנים אוטומטיים ומערכות העברת נהנים מיכולתה של FMS לנהל מודיעין מבוזר.יישומים כוללים:

  • (ב) ⁇ :0) שליטה במערכת הסורת: FLT:1, תקשורת עם קוראי קוד בר, הטיטים, וכוננים העברה.
  • (ב) ניהול צי של חיל האוויר (AGV): 1.FLT:1 החלפת פקודות ועדכונים על ידי שינוי.
  • (FLT:0) מעקב אחריה: 1FLT 1 שימוש ב-FMS כדי לקרוא ולכתוב מידע מוצר מקוראים של RFID ולייבלי חתלתול.

4. שימושיות ותשתיות

מעבר לייצור דיסקרטי, FMS משמש ככלי שירותים כגון צמחי טיפול במים, הפצה כוח ובניית אוטומציה (למרות פרופ'יבוס DP ו- BACnet נפוצים יותר עבור אזורים אלה). החוזקות שלה בפרמטרים מרוחקים ומיקום הכניסה הם בעלי ערך עבור תחנות ניטור, דחוסים, ומגוזרים.

היתרונות של שימוש ב- Profibus FMS

עבור מערכות שתוכננו במקור סביב FMS, או עבור אלה הדורשים את היכולות הספציפיות שלה, הפרוטוקול מציע כמה יתרונות מוחשיים.

1. Robust Determinism and Reliability

מנגנון הסגידה של טוקן מבטיח שכל מאסטר מקבל זמן גישה לאוטובוס צפוי.זה הופך את FMS ל-DIS מאוד ⁇ סטי, קריטי עבור יישומים שבהם נתונים מפספסים עלולים להוביל להפסקת ייצור או סכנות בטיחות.השכבה הגופנית RS-485 העמידה בפני רעש חשמלי ויכולה לפעול בסביבות תעשייתיות עם טמפרטורות החל מ-20 מעלות צלזיוס ל- +60 מעלות צלזיוס.

2. Rich Data Modeling

בניגוד לשדות קלים יותר שמשלמים רק נתונים מחזוריים, FMS תומך במודלים נתונים מוכווני אובייקטים.זה מאפשר למכשירים לחשוף את הפונקציונליות כולה (פרמטרים, אבחון, תצורה) על פני הרשת.מהנדסים יכולים לבצע ניהול מכשירים מפורט מבלי צורך אינטראקציה פיזית עם כל רכיב.

3.מערכת אקולוגית בוגרת ותמיכה ב- Vendor

פרופ'יבוס (כולל FMS) היה תקן פתוח מאז 1993, המנוהל על ידי פרופ'יבוס ופרופ'ינט אינטרנשיונל (PI) אלפי מוצרים ממאות ספקים כבר מוסמך עבור יכולת הדדית.זה אומר שפע של ידע, כלים וחלקי חילוף זמינים.

4.היזה של שילוב לתוך Legacy Systems

עבור צמחים שהיו מבצעיים במשך עשרות שנים, פרופ'יבוס FMS הוא לעתים קרובות עמוד השדרה הקיים. Retaining FMS להימנע מהעלות והשיבוש של רשת מלאה יתר על כן, מכשירים שער יכולים לגשר FMS לרשתות מודרניות כגון פרופ'נט או Ethernet / IP, המאפשר הגירה הדרגתית תוך שמירה על ההשקעה הקיימת בתחום הפקעת.

אתגרים ומגבלות של פרופ'יבוס FMS

אין פרוטוקול ללא חסרונות, הבנת המגבלות הללו חיונית לקבלת החלטות מושכלות לגבי עיצוב מערכת, הגירה או בעיות לפתרון.

1. מורכבות וידוי

קביעת רשת פרופ'יבוס FMS דורשת תכנון זהיר.כל מכשיר חייב להיות מוקצה כתובת ייחודית, פרמטרים אוטובוס (קצב , אורך כבל, התנגדות) חייב להיות מוגדר כראוי, ואת אובייקטים התקשורת חייב להיות מוגדר באמצעות כלי תצורה רשת (למשל, סימנס STEP 7, ComProfibus). עיוות יכול להוביל לכשלי תקשורת שהם זמן-consuming לאבחון, כמו מהנדסים פשוטים יותר כמו עקומה למידה.

2.הרחבה גבוהה יותר ומהירות נמוכה יותר עבור נתונים Cyclic

מכיוון ש-FMS מיועד לתקשורת ממוקדת הודעה עם פרימיטיבי שירות מורכבים, יש לו פרוטוקול גבוה יותר מאשר פרופ'יבוס DP. עבור יישומים הדורשים רק שינוי מהיר, מחזורי של נתונים קטנים I / O (למשל, חיישנים ופועלים), DP הוא יעיל יותר. רוחב הפס של FMS הוא מנוצל טוב יותר היכן הערך של נתונים עשירים עולה על פני הראש.

3.האימוץ המוגבל במתקנים חדשים

מגמות התעשייה עברו לפרוטוקולים תעשייתיים מבוססי Ethernet (Profinet, EtherCAT, Ethernet/IP) פרופ'יבוס DP ראה אימוץ רחב יותר מאשר FMS עבור פרויקטים חדשים של אוטומציה במפעל, ו-FMS נבחר לעתים נדירות למתקנים ירוקים כיום.זה אומר פחות מהנדסים מאומנים ב- FMS, וניתן להיות קשה יותר למצוא תמיכה או חלקי חילוף עבור קווי מוצר מופסקים.

4.בעיות לפתרון ואבחון כלים

בעוד שלפרופ'יבוס יש יכולות אבחון מצוינות (למשל, פרופיל פרופ'יבוס דיאגנוסטי), קביעת תקלות לסירוגין ברשת FMS דורשות לעתים קרובות כלים מיוחדים כמו מנתחי אוטובוסים ובדיקות פרוטוקולים.הטבע המקיף יכול להסוות בעיות שמתגשמות רק בתנאי עומס רשת ספציפיים.

הגבלות בתנאים קיצוניים

למרות RS-485 הוא חזק, זה יכול להיות מאתגר בסביבות עם רעש אלקטרומגנטי גבוה מאוד או שבו ריצות כבל ארוך נדרשים. סיבי אופטי חוזר להוסיף עלות ומורכבות.בנוסף, המספר המקסימלי של 127 תחנות עשוי להיות לא מספיק עבור מערכות מבוזרות גדולות מאוד ללא שימוש חוזרים וקטעים מרובים.

השוואה עם פרופ'יבוס DP ו- Profinet

כדי להעריך את פרופ'יבוס FMS באופן מלא, זה עוזר להשוות אותו עם פרוטוקולי אח שלה ויורש.

פרופ'נביבוס FMS לעומת פרופ' פרופ'יובוס DP

  • (FLT:0) השימוש העיקרי: 1.FLT 1 FMS עבור חילופי נתונים מורכבים ומוכוון הודעות; DP for fast, Cycic I / O נתונים.
  • מודל תקשורת:0 (FLT:1) FMS משתמש בשר לקוחות בשירות אובייקטים; DP משתמש ב- Master-slave עם יחידת נתונים מחזורית (יחידת עיבוד).
  • (FLT:0Speed:EveFLT:1) שניהם יכולים לרוץ עד 12 Mbit / , אבל DP יש ראש נמוך יותר עבור גודל נתונים קטן.
  • (ב) ⁇ :0 (ב) ⁇ (ב"ג): ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0) שכפול: FMS 1 (FLT:1) שימש לתקשורת PLC-PLC, SCADA ופרמטריזציה; DP משמש לחיבור מרחוק I / O, דחף, וחיישנים פשוטים / actuators.
  • (ב) סעיף 1:0 (ב) בפרשת ה-[[1924]], הוא עדיין בשימוש נרחב; FMS הוא מורשת במידה רבה.

פרופ'נביבוס FMS לעומת פרופ' פרופ' פרופ'

  • (FLT:0Network Technology:BuildFLT:1) FMS משתמש ב- RS-485 סידרה; פרופ'ינט משתמש ב- Ethernet תעשייתי (100 Mbit/s ומעלה).
  • (FLT:0) בזמן אמת: FLT:1; פרופ'ינט מציע זמן אמתי חד-משמעי (IRT) עבור שליטה בתנועה ב- sub-microII Jitter FMS.
  • (ב) ⁇ :0) , ⁇ (ב) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • פרופ' פרופ' פרופ' פרופ'ינט (FLT:0) פרוספקט (Future Prospects): 1.FLT:1 הוא הפרוטוקול הדומיננטי של מתקנים חדשים.FMS צפוי להיות מוחזק עבור מערכות מורשת אך לא מורחב.
  • (ב) [15] , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

בפועל, מפעלים רבים פועלים סביבות מעורבות: עמוד השדרה פרופ'ינט לשליטה מהירה גבוהה ופרופ'יבוס FMS תת-רשת עבור ציוד מורשת או משימות פרמטריזציה.

עתידו של פרופ'יובוס FMS: Legacy and Co דו-קיום

פרופ'יבוס FMS כבר לא מתמקדת בפיתוח חדש בתעשיית האוטומציה.עם זאת, הבסיס המותקן שלה הוא עצום.צמחים כימיים רבים, קווי הרכב ומתקנים של ייצור חשמל עדיין להסתמך על רשתות FMS שפועלות במשך 15 עד 25 שנים.כל עוד המערכות הללו נותרו מבצעיות, יש צורך במהנדסים שמבינים את פתרון בעיות FMS, תחזוקה והתרחבות.

ספקים כמו Siemens ממשיכים לספק תמיכה רכיבי FMS, ו- PI מציעה את פרופיל פרופ'יבוס FMS מפרט התייחסות.מגמה היא כלפי הגירה: החלפת מכשירים FMS עם שווי ערך רב-השגה פרופ'ינט, באמצעות שערים לגשר על שתי הרשתות, או בהדרגה לחלחל החוצה פלחי FMS כמו מכונות הם שדרוג כלים ושירותים עבור ניטור מצב וגירה חלקית זמינים כדי לעזור למנהלי צמחים ללא שינוי זה.

עבור מהנדסים, ידע של פרופ'יבוס FMS נשאר בעל ערך.זה מספק הבנה עמוקה של עקרונות תקשורת תעשייתיים - לעבור, מודלים אובייקטים, התנהגות דטרמיניסטית - אשר מועברים לתכניות הסמכה מודרניות מ PI (למשל, פרופ'ובוס Installer/Commissioner) עדיין מכסה את יסודות FMS, ומבטיחים שהמומחיות אינה אבודה.

מסקנה

פרופ'יבוס FMS מילא תפקיד מרכזי באבולוציה של אוטומציה במפעל.התקשורת ה ⁇ יסטית החזקה שלו, מודלים נתונים עשירים, והתערבות חזקה הפכה אותו לאבן הפינה של מערכות תעשייתיות מורכבות במשך עשרות שנים. בעוד שהוא היה בעיקר על ידי פרוטוקולים מהירים וגמישים יותר של Ethernet מבוסס, המורשת שלו מחזיקה באלפי מפעלים הפועלים ברחבי העולם.

(ב) [ה]: [ה] [ה]] [ה] [ה]] [ה]] [ה]] [ה]]] [ה]]] [ה]]]]]ה'[ה]']'[ה]'[ה']'[ה']'[ה']'[ה']']'[ה']']'[ה'[ה']']'[ה'[ה']']'[ה'[ה']'[ה'[ה'[ה'[ה']'[ה']']']']'[ה'[ה'[ה'[ה']']']'[ה']']'[ה'[ה']'[ה']']']']']'[ה'[ה']']'[ה'[ה'[ה'[ה']']'[ה'[ה']'[ה'[ה']'[ה']']'[ה']']'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה