פרופ'יבוס (Process שדה Bus) הוא אבן הפינה של אוטומציה תעשייתית במשך יותר משלושה עשורים, המאפשר תקשורת ⁇ סטית ואמינה בין מכשירים שדה, בקרים, ומבצעים.כפי שייצור עובר באופן מכריע לעבר תעשייה 4.0 ו פרדיגמות במפעל חכם, שאלות על הרלוונטיות והעתיד של טכנולוגיית שדה הבוגרות זו עולות באופן טבעי.

פרופ'נביבוס: קרן של אוטומציה תעשייתית

מקורות ואבולוציה

פותח בסוף שנות השמונים על ידי קונסורציום של חברות ומוסדות גרמניים, פרופ'יבוס היה סטנדרטי תחת IEC 61158 ומאז הפך לאחד מערכות שדהבוס הפרוסות ביותר בעולם.הפילוסופיה העיצובית שלה התמקדה בתקשורת דו-זמנית בזמן אמת על כבלי נחושת מעוותים, באמצעות פרוטוקול אד-סלאה או קדמי.

משתנים מרכזיים: DP, PA ו- FMS

(FLT:0Profibus-DPFLT:1 (Decentralized Peripherals) מותאם להחלפת נתונים במהירות גבוהה בין בקרים לבין מכשירים מרוחקים I / O, DrivesPro וחיישנים.It פועל בשיעורי הבשור עד 12 Mbit/s והוא הגרסאות הדומיננטיות של מערכת הביטחון של ספקטרום (FLT:2Probus-LTPLTPRO 3 (S) אך ורק בתנאי שימוש ב-Frin (D)

אדריכלות טכנית

בשכבה הפיזית, פרופ'יבוס-DP משתמשת בדרך כלל בסימן RS-485 של אסטולוגיה באוטובוס והתנגדות לסיום.הפרוטוקול משתמש במנגנון לעקוף את הסימון בין המאסטרים (class 1 ומעמד 2) לבין תקשורת מזומנת עם עבדים.אדריכלות זו מבטיחה זמני מחזור דו-מיניסטיים: עבור רשת של 32 מכשירים ב-12 סיביות/s, הזמן האופייני הוא מתחת 1 מ"מ, מספיק עבור רוב הזמן של שליטה עצמית 258-32 ק"מ-) על פני שטח של 2.

היתרונות שהפכו את פרופ'יובוס לסטנדרט

(הרחבה של פרופ'בוס אינה מקרית.העיצוב שלה מעדכנת את ה-FLT:0 ⁇ FLT:1, FLT:2noiseחסינות FLT 3, ו-FLT:4interoperability Reinteroperability FLT:5 בין מכשירים ממאות יצרנים.

אתגרים בעידן התעשייה 4.0

סיקור ו- Speed Limitations

שיעור הנתונים המקסימלי של פרופ'יבוס-DP, בעודם מתאימים ללולאות בקרה מסורתיות, הופך לצוואר בקבוק כאשר מנסים לייעל נתונים של תהליך ברזולוציה גבוהה עבור ניתוחים, וידאו, או מערך חיישן מסיבי.תעשייה 4.0 יישומים דורשים את היכולת לשדר ג'יגה-בתים של נתונים לשנייה ממכשירים קצה לפלטפורמות ענן.

שילוב עם Ethernet-based Systems

מפעלים חכמים מודרניים יותר ויותר להסתמך על Ethernet סטנדרטי (IEEE 802.3) כמו עמוד השדרה לתקשורת, מינוף פרוטוקולים כגון פרופ 'ינט, EtherNet / IP, OPC UA, ו MQTT. Profibus, להיות שדה ייעודי עם כבלה משלה ו- API, לא משלבת עם רשתות IP.

סקלאלה ומורכבות רשת

ככל שהמפעלים גדלים בגודל ובספירת המכשיר, הטופולוגיה של פרופ'יבוס הופכת ללא ליווי.ה חוזרים נדרשים מעבר ל-32 מכשירים לפורטל, וזמן הסיבוב הסימון עולה באופן ליניארי עם מספר המאסטרים.במתקנים גדולים עם מאות עבדים, זמני מחזור יכולים לעלות על הגבולות המקובלים עבור יישומים מהירים גבוהים, מה שחייב מהנדסים לפצל רשתות או להציג בקרים נוספים.

דאגות אבטחה

תוכנן במקור בעידן שבו בטיחות ואמינות היו איומים על סייבר ומסתוריים היו נדירים, חסר פרופ'נביבוס באימות מובנה, הצפנה או בקרת גישה. שחקן זדוני עם גישה פיזית לאוטובוס יכול להזריק נתונים כוזבים או לגרום להכחשה של שירות על ידי משחית אסימונים. כמו OT ו- IT התכנסות, משטח ההתקפה מתרחב; מגזרי שדה לא מאובטחים הופכים נקודות עבור כופר או ריגול תעשייתי, בעוד שהם יכולים לצמצום פערים של נתונים חכמים.

נתיב ההגירה: פתרונות היברידיים ופרוטוקולים

פרופ' כמנצח

פרופ' פרופ'ינט, האבולוציה מבוססת ה- Ethernet של פרופ'יבוס, מתייחסת ישירות לאתגרים אלה תוך שמירה על אסטרטגיה בעלת תאימות חזקה. פרופ'ינט תומך בשיעורי נתונים של 100 Mbit/s או 1 Gbit/s, מציעה בזמן אמת (RT) ו- isochronous בזמן אמת (IRT) תקשורת מפריעה ללא תשתית סטנדרטית של IT.

זוגות, שערים ותוכנות

(הדורים הארדיים כגון סימנס IE / PB Link PN IO או ה- Anybus X-gateway מאפשרים ל- Profibus לחרוגים להיות מחוברים לרשת פרופ'ינטאט.המכשירים האלה מבצעים תרגום בשכבת קישור הנתונים, טיפול במיפוי נתונים של I/OPA ו-APCS.com הטמיעו בסופו של דבר פתרונות מתקדמים יותר ל-ALTIbus מחסנים מאסטר בתוך מכשיר פרופ', ביעילות, ובכך מאפשרים ל-OF2S, ל-APTIF2, כדי לחשוף יישומים סטנדרטיים סטנדרטיים סטנדרטיים של מערכת ההפעלה אופציונליים של UCC.

מחקרים: הגירה היברידית בפרקטיקה

יצרנית הרכב האירופית הגדולה מצאה כי יותר מ -60% מהרובוטים שלה עדיין מתקשרים באמצעות פרופ'יבוס-DP בשנת 2020. במקום, במקום זאת, הם אימצו גישה בשלב: תאים רובוטיים חדשים הותקנו עם פרופ'ניבוס, בעוד תאים קיימים היו מחוברים דרך לוח נתונים של פרופ'ט-to-Profibus, השער אפשר ל- SCADA ברמה גבוהה יותר לטפל בכל הרובוטים, תוך שימוש ב-OPC במשך 3 שנים, 000 מנוע הבקרה, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, התקני הבקרה, התקני הבקרה של תחנת הרכבת התחתית של ה-A, לעומת זאת, ה-41, לעומת זאת, ה-41, לעומת 40.

פרופ'נביבוס בסביבה חכמה

מידע בזמן אמת ו- Edge Computing

אפילו כאשר Ethernet משתלט על עמוד השדרה, פרופ'יבוס עדיין יכול לשמש כקצה חזיתי מכריע ללולאות בקרה קריטיות של זמן. Edge שערים הממוקמים ברמת המכונה אוספים נתונים של פרופ'יובוס וליישם ניתוח מקומי, ושולחים רק תובנות מצטברות לענן.אדריכלות זו מפחיתה את רוחב הפס ובודדה לחלוטין את השליטה בנתונים מתנועת ה- IT. חיישנים חכמים עם קישוריות פרופ'יבוס משולבת יותר ויותר על לוחות אבחון - כגון טמפרטורה, כגון טמפרטורה, וספירת, כלומר, אותות של שער זה יכול להפוך לקודמתים דיגיטליים, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, עם ספירת ספירת ספירת ספירת ספירת ספירת ספירת ספירת ספירת קו הרוחבים, עם ספירת תאים דיגיטליים, עם מערכת רדיו, עם ספירת ספירת ספירת תאים, עם מערכת רדיו, עם , עם , עם , עם מערכת רדיו או ספירת ספירת ספירת ספירת ספירת רדיו או ספירת ספירת ספירת רדיו, עם , עם , עם , עם , ללא ספירת ספירת רדיו, עם , עם , עם , עם , עם ⁇ ⁇ , ללא ספירת ספירת תאים דיגיטליים,

אינטגרציה עם OPC UA ו- MQTT

אינטגרציה מיד סטנדרטית: רשת פרופ'בוס מטופלת כמקור נתונים על ידי פלטפורמה IIoT באמצעות שרת OPC UA אשר מדגימה את היררכיה המכשיר.לדוגמה, AFLT:0Profibus DP slave DP 3FLT1 יכול להיות מוקרן גישה של OPC UA עם תכונות עבור נתונים קלט / קידוד, מצב, וקביעת פרמטר של OPC UA לאחר מכן מפרסם מידע זה ביעילות כמו ברוקרים אבטחה OTT5 (O) כגון: , כגון: , או , כגון: CMA).

אבחון משופר ותחזוקת חיזוי

אחד כוח בלתי-מעור של פרופ'בוס הוא היכולת האבחון העשירה שלו.כל עבד יכול לדווח על שגיאות ספציפיות למכשיר, אזעקה בתהליך והודעות סטטוס באמצעות טלגרם סטנדרטיים.במפעלים חכמים, הודעות אבחון אלה מצטברות על ידי מתווך וניתחו באמצעות אלגוריתמי למידת מכונה כדי לחזות כישלונות לפני שהם מתרחשים.למשל עלייה בשגיאות CRC על קטע של פרופ'בוס עשויה להצביע על השפלה או לחבר קורוזיון, כמו שיטות אבטחה מתקדמות (בדיקת נתונים), כאשר הן יכולות לנטרציה של 5 פעמים).

פיתוח עתידי: פרופ'יבוס והדרך

פרופ'נביבוס הרש"פ ו- Ethernet-APL

עבור תעשיית התהליך, העתיד של פרופ'בוס שוכן בהתכנסות עם Ethernet-APL.הסטנדרט החדש, נתמך על ידי PI וארגונים אחרים של שדהבוס, משתמש בשכבה פיזית 10Base-T1L המספקת 10 Mbit/s על זוג מעוות יחיד עד 1,000 מטרים עם אבטחה חלקה (Exia/Exib ib ).

תנאי ארוך והתאמה סטנדרטית Efforts

הארגון הבינלאומי פרופ'בוס ממשיך לשמור באופן פעיל ולהרחיב את המפרט.ב-2023, PI פרסמה גרסה חדשה של פרופיל פרופ'יבוס DP אשר מוסיף תמיכה עבור ניגודים אבחון גרפיים משופרים ופרסום כבל משופר, גם מפרסם הנחיות לשילוב מאובטח של פרופ'יבוס לרשתות IT, כגון "PI White Paper on Cybersecurity for Multibus" (LT:0available) לדוגמה, IF1, כולל דגמי IPU נוספים, כלומר, כלומר, לדוגמה, IF1, כולל IPU, כולל IPU, לדוגמה, לדוגמה, IPU, IF1, כולל C1, לדוגמה, IPU, IF1, כולל C1, כולל C1, כולל IPU, לדוגמה, לדוגמה, כולל C1, לדוגמה, כולל C1, כולל IPU, לדוגמה, IPU, IPU, לדוגמה, IPU, IPU, לדוגמה, לדוגמה, IFi, לדוגמה, לדוגמה, IPU, לדוגמה, לדוגמה, IPU, IPU, IPU, IPU ראשי תיבות של IPU, לדוגמה, לדוגמה, לדוגמה, לדוגמה, IPU חדש של IF1, IPU, IPU.

תפקידה של Wireless ו-5G

בעוד פרופ'וב עצמו הוא מדיום חוטי, עתידו עשוי לכלול גשרים אלחוטיים.המפרט "WLAN Profibus" (IEC 61784-5) מגדיר כיצד מנהרה פרופ'בוס על פני IEEE 802.11 LAN אלחוטיות, בעיקר עבור יישומים ניידים כמו כלי רכב אוטומטיים או זרועות רובוטיות.

מסקנה: דו-קיום במקום אובססיביות

העתיד של פרופ'יבוס בתעשיית 4.0 ובסביבות במפעל חכם אינו סיפור של ירידה אלא של הסתגלות אסטרטגית.בעוד רוחב הפס הגולמי שלה וקישוריות IP Native לא יכול להתאים לפרוטוקולים מודרניים של Ethernet, פרופ'יבוס שומרת על ביצועים לא תואמים של ⁇ סטים לשליטה בזמן אמת, מערכת אקולוגית מוסמכת מסיבית, וקבלה עמוקה בתהליך ובייצור דיסקרטי.ה.ה המפתח לרלוונטיות המתמשכת שלה באדריכלות היברידית, אשר משתמשת ב- IP, פרוקסיקס, ומאפשרת פתרונות מבוססי הון עצמי ו-OPC, תוך כדי הגנה על ידי פתרונות עמוקים בתהליך וטכנולוגיות תעשייתיים על ידי פתרונות מסחרר.

ארגונים מתכננים אוטומציה עתידית צריכים לשקול גישה שכבתית: לשמור על פרופ'יבוס עבור לולאות בקרה קריטיות בזמן ברמת המכונה, לפרוס פרופ'ינט או Ethernet-APL עבור עמוד השדרה הצמח, ולהשתמש בפלטפורמות IoT תעשייתיות כדי לאחד נתונים משני.כפי שה-IIoT ממשיך להתפתח, פרופ'בוס כנראה ישרוד לא כטכנולוגיה של העבר, אלא כשפע עבודה של עבודה של מובנים שלמדנו לדבר שפה חכמה אחת במפעלים.