תפקיד פרופ'יבוס באבולוציה של הרובוטיקה התעשייתית

אוטומציה תעשייתית עוברת טרנספורמציה עמוקה. רובוטים ניידים אוטונומיים (AMRs) לנווט קומות במפעל ללא נתיבים קבועים, בעוד רובוטים שיתופיים (cobots) עובדים כתף אל-כתפיים עם מפעילי אנוש, הסתגלות מהירות וכוח בזמן אמת.מערכות אלה דורשות פרוטוקולים תקשורת אשר הם פרוטוקולים מכריעים, חזקים, ומסוגלים להשתלב עם תשתיות.

הכוח העיקרי של פרופ'יבוס הוא ביכולתו לספק חילופי נתונים רציונאליים, בזמן אמת בין בקרים לוגיים הניתנים לתוכנה (PLCs), כוננים, חיישנים, ומבצעים.ברובוטיקה אוטונומית, שבו עיכוב של מילימטר יכול להיות ההבדל בין חתומה מדויקת לבין התנגשות, התנהגות ⁇ סטיית זו אינה ניתנת להשגה.

עבור רובוטים שיתופיים, הנתחים הם אפילו גבוה יותר.תקשורת מותאמת בטיחות חייב לעמוד בסטנדרטים כגון ISO 13849 ו- IEC 62061, אשר מחייב העברת נתונים בטוחה לא בטוחה.השיא המוכח של פרופ'יובוס ביישומים קריטיים בטיחותיים, כולל פרופיל ProFISafe שלה, מספק בסיס מוכן עבור מערכות cobot במקום להתחיל מאפס, יצרנים יכולים למנף עשרות שנים של אמינות שדה בעוד המוסיפים את השכבות הדרושות לשיתוף פעולה אנושי.

היתרונות של פרופ'יבוס בשליטה רובוטית אוטונומית

רובוטים אוטונומיים פועלים בסביבה דינמית שבה היתוך חיישן, תכנון נתיב, וביצוע חייב לקרות במנעול. פרופ'יבוס מציע כמה יתרונות שמטפלים ישירות באתגרים אלה.

תקשורת בזמן אמת

פרופ'יבוס תומך פעמים מחזוריות נמוך כמו 1 מילישניות עבור יישומים מהירים, עם Jitter בטווח המיקרו השני. ⁇ זה קריטי עבור שליטה סגורה של servo וזרועות רובוט.בניגוד לפרוטוקולים המבוססים על Ethernet, אשר מסתמכים על מתגים ויכולים להציג שקיפות משתנה, ארכיטקטורות לעקוף של פרופ'יבוס מבטיח כי כל מכשיר ברשת מקבל זמן מובטח עבור מפעל יעיל יותר, וחיזוי רובוטי יעיל יותר.

סקלאלה עבור מערכות מורכבות

רשת אחת של פרופ'יבוס יכולה לתמוך עד 126 מכשירים, כולל מספר רב של בקרים רובוטיים, הודעות בטיחות, מצלמות ראייה ו- I / O מודולים. זה קנה מידה מאפשר לפורצים מערכת לבנות תאים אוטומציה מקיפה ללא תוספת מורכבות לטופולוגיה הרשת.כפי שקווי ייצור מתפתחים, הוספת רובוטים חדשים או חיישנים ללוח פרופ'יבוס קיים הוא פשוט, לעתים קרובות דורש שינויים רק במקום חומרה על פני עופרת.

יכולת בין-פעולה ב- Vendors

פרופ'יבוס הוא תקן בינלאומי פתוח (IEC 61158) נתמך על ידי יותר מ 2000 יצרנים.השילוב הזה הוא יתרון משמעותי בסביבות רב-דור. זרוע רובוט מ KUKA, מערכת ראייה מ Cognex, ובטיחות PLC מ Siemens יכול לתקשר על אותה רשת פרופ'יבוס ללא שערים קנייניים.

אתגרים וצורך באבולוציה

למרות החוזקות שלה, פרופ'יבוס מתמודדת עם אתגרים בעידן התעשייה 4.0.הפרופ'יבוס המקורי DP (Decentralized Periphery) פועל במקסימום של 12 Mbit/s - מסוגל עבור משימות שליטה רבות אך לא מספיק עבור דרישות גבוהות של רובוטים מודרניים אשר מזרמים עננים של 3D נקודה נקודה, תמונות ברזולוציה גבוהה, והנתונים במקביל, NativeCP / IP, הוא מנועים של AIP נעדרים, עם סוללות ישירות, מערכת ניהול משאבים.

מגבלות אלה הניעו את הפיתוח של טכנולוגיות משלימות כגון פרופ'ינט, אשר מרחיבה את המושגים של פרופ'נביבוס לאית'אן התעשייתי.עם זאת, פרופ'יבוס אינה ננטשת.במקום זאת, היא מוגדלת באמצעות ארכיטקטורות היברידיות, שערים ושיפורים פרוטוקולים המשמרים את יתרונות הליבה שלה תוך שימתם לעולם ה- IP.

האבולוציה של פרופ'יבוס: בריידיינג פילדבוס ואיתרנט תעשייתי

פרופ'בוס הרש"פ ומעבד אוטומציה

פרופ'יבוס הרש"פ (Process Automation) מרחיב את הסטנדרט כדי לענות על הצרכים של תעשיות תהליכים רציפות, שבו רובוטים פועלים לעתים קרובות בסביבות מסוכנות.PA משתמשת באותה פרוטוקול בשכבה היישום אבל רץ מעל MBP (Manchester Bus Powered) פיזי שכבתי, המספקת הן תקשורת וכוח על כבל שני-חוט אלחוטי.עבור רובוטים שיתופיים פרוסים בצמחים כימיים, שמנים, או מתקני תרופות, מאפשרת ל-PABlocks לעקוב אחר חלופות נוספות ב-S, אך דורשות אבטחה ו-S).

פרופ' פרופ' כ"הצלחה גבוהה"

פרופ'ינט הוא האבולוציה ההגיונית של פרופ'יבוס לתוך התחום התעשייתי של Ethernet, שמירה על פרופיל יישום ופילוסופיה הנדסית תוך מתן מהירויות עד 100 Mbit /s (עם גרסאות Gigabit מתעוררות) עבור יצרני רובוטים, פרופ'ינט מציעה הוא כרוני בזמן אמת בזמן אמת (IRT) תקשורת עם Jitter מתחת ל- 1 מיקרו-II - אידיאלי עבור בקרת אסטרטגיות מרובות-axis.

TSN ו-Time-Sensitive Networking

הגבול הבא של הטכנולוגיה פרופ'יבוס-דרטיבית הוא רשת זמן-רגישה (TSN), תקן IEEE המאפשר תקשורת ⁇ סטית על פני Ethernet סטנדרטי. Profinet over TSN, כבר בפיתוח על ידי PI (Profibus & Profinet International), יאפשר מערכות רובוטיות לשתף את אותה רשת עם מערכות IT תוך שמירה על ערבויות בזמן אמת.עבור רובוטים אוטונומיים כי צריך לתאם עם מכונות אחרות, AG, ו-N.

עתידו של פרופ'יבוס ב-Colaborative Robotics

רובוטים שיתופיים נועדו לעבוד ללא כלובים בטיחותיים, להסתמך על בנייה קלה, חישה, מהירות מבוססת תוכנה / מגבלות כוח.פרוטוקול התקשורת חייב לתמוך בפונקציות בטיחות כגון עצירה בטוחה, ניטור מהירות בטוחה, ועומס בטוח על פרופ'יבוס, באמצעות פרופיל שלה ProFISafe, מספק מסגרת מוכחת להעברת נתונים קריטיים בטיחות על אותו אוטובוס כמו תהליך סטנדרטי המאפשרת שילוב של פונקציות נוספות של שימוש בחומרה, ללא תפקודים מאובטחים מתקדמים של אבטחה.

שילוב עם Ethernet ו-IoT

הרובוטים המודרניים מחוברים יותר ויותר לייצור מערכות הפעלה (MES), פלטפורמות ניתוח ענן וסביבות תאום דיגיטליות. בעוד שפרופ'יבוס לבד לא יכול לשאת תנועה IP Native, הזמינות הנרחבת של שערי פרופ'בוס-אל-אתרנט הופכת לאינטגרציה פשוטה.אדריכלות טיפוסית משתמשת ב- Profibus עבור לולאות בקרה בזמן אמת בתוך התא, בעוד שערים ממירים נתונים תפעוליים ל-OPCA או MQ עבור מערכות בקרה גבוהות יותר, הן עבור בקרת אבטחה וחיזוי איכות גבוהה יותר.

במבט קדימה, הארגון הבינלאומי PROFIBUS פועל באופן פעיל על פרופילים שתומכים ב-IoT תקשורת.המפרט "PROFINET Over TSN" כולל הוראות לשילוב זרמי נתונים שאינם בזמן אמת, המאפשר כבל אחד לשאת הן שליטה התנועה והן את מכשירי IoT טלמטרי.זה יבטל את הצורך בתחנות נפרדות שדהבוס ורשתות Ethernet, צמצום עלויות חומרה ופשטת מערכת ההפעלה.

שקול דוגמה מעשית: צי של רובוטים שיתופיים המבצעים את ההרכבה במפעל הרכב.כל רובוט משתמש ב- Profibus DP עבור בקרת ציר בזמן אמת ו- מוליכים שלוחה.הרשת נושאת אותות של PROFISafe עבור ניטור מהירות בטוחה.שער מצטבר נתונים אבחון מכל הרובוטים ומפרסמת אותו באמצעות OPC UA לפלטפורמת ניתוח מרכזית. כאשר החתימה של הרובוט מצביעה על כך שהיא לובשת, לוח הזמנים באופן אוטומטי של החלפת מסלול ענן, אינו מוגדר כיום, הוא כבר לא מוגדר יותר עמוק יותר, הוא כבר בשלב הבא של האינטגרציה.

עידוד בטיחות והסתמכות על שיתוף פעולה בין בני אדם-רובוט

תקני בטיחות הרובוטים המשותפים מוגדרים על ידי ISO 10218-1/2 והחדש ISO/TS 15066, המציין דרישות למהירות, מרחק הפרדה ומגבלות כוח / לחץ.מערכות בטיחות מבוססות פרופ'אבבוס באמצעות PROFISafe אושרו לסטנדרטים אלה במשך שנים, נותן מערכת ב-tegrators בסיס מוכח.פרוטוקול הבטיחות פועל כ"ערוץ שחור" על פני תקני ה- Profibus, הוספת כבל בטיחותי ללא פונקציות בקרה סטנדרטיות.

כמו cobots להיות יותר אוטונומי - היכולת להתאים את הנתיבים שלהם על בסיס קרבה אנושית - מערכת הביטחון חייבת להיות דינמית יותר. פרופילים עתידיים פרופ'יבוס יתמוך אזורי בטיחות משתנים אשר משתנים על בסיס מהירות רובוט, עומס תשלום ומיקום אנושי.זה דורש תקשורת בטיחות כדי להתמודד עם מערכות נתונים מורכבות יותר, תוך שמירה על התזמון הדטרמיוני הדורשות את הגוף.

מחסומים אמיתיים ומקריות

כמה יצרני רובוט גדולים כבר הוכיחו כי פרופ'יבוס נשאר בר קיימא עבור מערכות הדור הבא. KUKA, למשל, מציע ממשקי פרופ'יבוס על סדרת KR QUANTEC עבור יישומים כבדים, שבו שליטה ⁇ יסטית של מספר אקסס היא קריטית.ABB's IRB 6700 משפחות תומך פרופ'אב DP עבור סטנדרטי ובטיחות תקשורת, המאפשרת שילוב חלקה לתוך קווי אוטומציה קיימים, שבו אנו מציעים בקר כפולמינליזציה, בין חנויות רכב ברמה גבוהה, כאשר אנו מציעים, אשר דורשות, כלומר, כלומר, אשר דורשות גבוהה, כאשר אנו מציעים חנויות פחמן דו-שנית, כאשר אנו מציעים שירות.

במגזר המשותף, Universal Robots (כיום חלק מ-Tadyne) מספק את הקישוריות של פרופ'יבוס דרך שערים של שדה צד שלישי, המאפשר לקובוטים שלהם להשתלב עם מערכות בטיחות מבוססות פרופ'יבוס ו- PLCs. פריסה בולטת נמצאת בספק רכב גרמני טיר 1, שבו UR cobots מצויד עם שערי פרופ'בוס מבצעים מכלול של רכיבים אלקטרוניים.

מקרה משכנע נוסף מגיע מתעשיית המוליכים למחצה, שבו רובוטים ניידים אוטונומיים נעים בין כלי תהליך. אלה AMRs להשתמש פרופ'יבוס כדי לתקשר עם תחנות טעינה מופקדות, בקרי מעלית, וכליים לטעון יציאות.הקביעת הדטרמיניזם של פרופ'יבוס מבטיח כי העברות ציר להתרחש בתוך חלונות מתוחים, מניעת צווארי בקבוק בפא.למרות הזמינות של פרוטוקולים אלחוטיים חדשים, ה-Fb בחרהת, את המהימנות של ציוד רגיש לסביבותיה רגישות להפרעות של למערכות מדידה רדיואקטיביות ופעולות שלה.

הדרך Ahead: Profibus בעידן של AI ו- Digital Twins

בינה מלאכותית וטכנולוגיות תאום דיגיטליות מעצבות מחדש את האופן שבו רובוטים מתוכנתים, מנטרים ומייעלים. תאום דיגיטלי דורש זרם מתמשך של נתונים תפעוליים מהרובוט הפיזי לסביבה הסימולציה. פרופ'יובוס, עם היכולת שלו לייעל אבחון ולעבד נתונים באופן קביעהי, מספק את עמוד השדרה עבור צינורות נתונים אלה.על ידי שילוב נתונים של פרופ'יבוס עם AI Analytics, יצרנים יכולים לחזות כישלונות לפני שהם מתרחשים, צריכת אנרגיה, ולהגדיל את הזמן, ולהאיץ את מחזור האנרגיה, ולהאיץ את זמני מחזור.

לדוגמה, בקר רובוטי פרופ'יבוס-ניירוס יכול לשדר זרמים מוטוריים, שגיאות מיקום וקריאה טמפרטורה בכל מחזור בקרה. נתונים גרפיים אלה מזינים מודל למידה מכונה המזהה דפוסים של כלי נגינה.כאשר המודל צופה כשלון מתקרב, המערכת באופן אוטומטי להתאים את מהירות הרובוט או גורם שינוי כלי.זה אופטימיזציה חד פעמית סגורה זה אפשרי רק משום שפרופ'בוס מספק את דפוסי הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת ההיקף במנועי AI הדורשים במנועי נתונים.

כמו כן, בניהול צי בענן, פרופ'יבוס גייטסס צובר נתונים מעשרים או מאות רובוטים ותרגם אותו לפורמטים המתאימים לאחסון בענן וניתוח. בעוד שקשר הענן משתמש בפרוטוקולים סטנדרטיים של IP, אמינות המידע תלויה באיכות התקשורת של שדהבוס.

מסקנה: פרופ'יבוס כאבן הפינה של המהפכה התעשייתית הבאה

הנרטיב שטכנולוגיות שדהבוס מיושנות בעידן של Ethernet ותעשייה 4.0 מטעה. פרופ'יבוס ממשיך לשחק תפקיד חיוני הרובוטיקה האוטונומית והשיתופית מסיבות רבות.ראשון, התקשורת הזמנית של ימינו נותרת ללא התאמה ליישומים של שליטה בהם התזמון הוא קריטי.שני, הבסיס המותקן העצום של מכשירי פרופ'בוס מבטיח כי נתיבי הגירה הם מעשיים יעילים וחסכוניים.

יצרנים בהתחשב בהשקעות רובוט צריך להעריך את פרופ'יבוס לא כמגבלה מורשת, אלא כבסיס בוגר ואמינה שיכול להיות משותף עם טכנולוגיות חדשניות.האדריכלות ההיברידיות המותרות על ידי שערים מודרניים ופרוקסיזיות מאפשרות למפעלים להשיג קישוריות תעשייתית 4.0 ללא הקרבת השליטה הדטרמיניסטית שמונעת לפעול באופן בטוח.

עבור אלה המעוניינים בפרטים טכניים עמוקים יותר, המפרטים והפרופילים נשמרים על ידי פרופ'יבוס &אמפ; פרופ'ינט הבינלאומי (ראה FLT:0profibus.comFLT:1) , הנחיות שילוב בטיחות מכוסים בסדרת נייר טכני PROFIבטוחה.בנוסף, שיתוף הפעולה בין PI ו קרן OPC מבטיח שילוב נתונים חלקה עבור תרחישים 4.0.