בסביבות תעשייתיות מודרניות, רשתות תקשורת מהוות את עמוד השדרה של אוטומציה, בקרת תהליכים ומערכות בטיחות.אמינותן של רשתות אלה משפיעות ישירות על יעילות הייצור, השלמות של הציוד ובטיחות האדם.בין טכנולוגיות שדה רבות שפורצות ברחבי העולם, פרופ'בוס כבר אבן הפינה לחיבור חיישנים, אקטוטורים, ובקרים בתעשיות דיסקרטיות ותהליך.

הבנת רשתות פרופ'יבוס

פרופ'בוס (Process שדה Bus) הוא תקן שדה פתוח המוגדר ב- IEC 61158 ו- IEC 61784.It פותח בסוף שנות ה-80 על ידי קונסורציום של יצרנים גרמניים ומאז התפתח לשני גרסאות עיקריות: FLT:0 Profibus-DPFLT:1 (Decentralized Peripherals) ו-LTFPro:2fibus-Ric) פועל בדרך כלל על ידי מעבדים מהירים (מסלולאריים) של שימוש ב-ipbited Access) ב-FLT2FIRST (מסלולאריים).

בעוד פרופ'יבוס נשאר מותקן נרחב, הרלוונטיות ארוכת הטווח שלה היא להיות מאתגר על ידי תקני Ethernet תעשייתיים כמו פרופ'ינט. ועם זאת, במפעלים ומערכת ביקורת בטיחותיים שבו חומרה מורשת חייבת לשתף פעולה עם מתקנים חדשים, פרופ'יובוס Redundancy הוא עדיין אלמנט עיצוב קריטי.הבנת המנגנונים שהופכים רשת פרופ'יבוס אדום דורש מבט מקרוב על חומרה ומיומנויות פרוטוקולים.

הצורך הקריטי ב Redundancy

ביישומים קריטיים, העלות של כשל תקשורת יחיד ניתן למדוד מיליוני דולרים לשעה של זמן לא מתוכנן, לא להזכיר את הפוטנציאל לנזק סביבתי או אובדן חיים.לדוגמה, מערכת בקרה מבוזרת (DCS) בזיקוקציה מסתמכת על נתונים רצופים ממשלוחי לחץ ומעמדות שסתום כדי לשמור על תנאי הפעלה בטוחים.

סטנדרטים בינלאומיים לבטיחות פונקציונלית, כגון:0.IEC 6150308FLT 1 ונורמות ספציפיות במגזר כמו IEC 61511 (תעשיית התהליכים) או IEC 62061 (machinery), לעתים קרובות דורשות או ממליץ בחום על אדמוניות עבור ערוצי זיהוי בשימוש בפונקציות אבטחה. Redundant Profibus יכול לעזור להשיג רמות בטיחות (SIL או 3) על ידי הסתברות סגורה של מערכות למניעת הריון, אפילו הסתברות למניעת הריון סגורות, כולל תקלות של מערכות אבטחה ללא פגע או למערכות אבטחה.

מעבר לבטיחות, undancy תומכת גם בהמשכיות התפעולית באתרים בלתי מאוישים או מרוחקים. Offshore פלטפורמות, למשל, להסתמך על פרופ'יבוס להביא נתונים מחיישנים תת-ימיים למפקחים המובילים. A כבל תקלה ב- subsea umbilical הוא יקר וזמני-consumuming לתקן; מסתכם בהתנצלות להבטיח שהפלטפורמה יכולה להמשיך בייצור עד לחלון תחזוקה מתוכנן.

אדריכלות: Profibus Networks

לוחמה ירוקה

הצורה הבסיסית ביותר של אדמוניות כוללת ציות במדיום השידור הפיזי.ב- redundant Cable PlanveFLT:1], כל פלח פרופ'יבוס מונח עם שני כבלים עצמאיים (A ו- B) מכשירים המצוידים עם טרנזבונדטורים כפולים (לעתים קרובות באמצעות מודולים אדומים ייעודיים) יכול לתקשר על נתיב או על ידי כבל עיקרי הוא חוויות חמורות או מופרזות, כך שרשתות אוטומטית צריכות להיות מחוספסים ב-ידי מערכת הגנה מפני מכשולים פיזית.

למרחקים ארוכים, סיבים אופטיים יכולים להחליף נחושת כמדיום, וניתן ליישם באמצעות טבעות סיבים מחוסנים או קישורים נקודתיים דו-מיושבים כפולים.סיבים מציעה חסינות להפרעות אלקטרומגנטיות (EMI), שהיא בעיה תכופה בסביבה תעשייתית כבדה עם מנועים גדולים ודחפים משתנים.

מכשיר Redundancy

רמת ה Redundancy ברמת המכשיר מתמקדת במאסטר ובראשי עבדים קריטיים.רשת טיפוסית של פרופ'יבוס יש מאסטר פעיל אחד (class 1) הפעלת התקשורת המחזורית; המאסטרים הנפוצים כוללים PLCs, DCS בקרים, או PC מבוסס רך-PLCs. כדי לחסל את המאסטר כנקודת בודדת של אלגוריתם ה-DDPi (המנהלים של ה- Red Pass) עם מחזור הבקרה של המכונית האדומה (Dundi) הוא בדרך כלל עם מחזור הבקרה של ה- 2DVerddundi) ו-Derd) הוא קבוע, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, רק עם מחזור הבקרה של ה-DVerddderdderdddderderderderderderderddderderderderderderderderderderderderd) עם מספר אלגוריתם של ה-Derd) עם מחזור אחד בלבד, כלומר, כלומר, כלומר, אם הוא קבוע, כלומר, אם הוא קבוע, אם הוא אחד בלבד, כלומר, כלומר, אם הוא אחד בלבד, כלומר, אם הוא אחד בלבד, אם הוא אחד בלבד, מנהל מערכת ההפעלה אדני

בצד העבד, מתעממים קריטיים או חיישנים ניתן מצויד ממשקי תקשורת מאוזנים.לדוגמה, ממקם שסתום מוקרן עשוי להיות שני ממשקי פרופ'יבוס שמקשיבים לאותו מידע מחזורי.הכישלון של ממשק אחד אינו משבש את היכולת של השסתום לקבל נקודות סטאט.

פרוטוקול-Level Redundancy

פרופ'בוס DP-V2, שהוצג בסוף שנות ה-90, כולל תכונה הנקראת "FLT:0" מכשירים עם MRP (פרוטוקול רדונדנסי) 1FLT:1 - אם כי MRP הוא נפוץ יותר עם פרופ 'FLT: עבור מסגרת כפולה, מנהל IEC 611 מגדיר כמה מנגנונים מבוי מנגנונים בשכבת המידע.

ההרחבה Topology- Based Redundancy

  • (FLT:0)Ring Topology:FLT:1 כפי שתואר, התנצלות טבעת המחברת מכשירים בלולאה סגורה.הנתונים יכולים לנסוע שעון חכם או נגד השעה; הפסקה אחת אינה מבודדת שום צומת כי הטבעת קורסת לקו. Ring topogies דורש מודולים מממשקים אדומים על כל מכשיר או מתגי Redundancy חיצוניים. הם מציעים סובלנות מצוינת אבל יכול להיות יקר יותר עבור כבלה נוספת ועגלת חומרה.
  • (FLT:0)Line טופולוגיה עם Redundancy:FearLT:1) קו פשוט ניתן לעשות מוקרן על ידי הנחת שני קווים מקבילים לחיבור כל מכשיר לשני קווים דרך זוג מזחלות.גישה זו, לפעמים נקרא "שורה כפולה", מספקת נתיב הגירה ישיר עבור מתקנים מבוססי קו קו קיימות.
  • (FLT:0)Star Topology:FLT:1 , a Central backbone (למשל, פרופסוריבוס DP מאסטר או מטאטא זוג) מחובר למכשירים מרוחקים באמצעות דקירות בודדים. Redundancy מושגת על ידי שכפול עמוד השדרה המרכזי ופיצול את המכשירים על פני שני כוכבים עצמאיים.

לכל טופולוגיה יש עצירות מסחר במונחים של עלות, מורכבות, וזמן מתג אמין. מהנדסים חייבים להעריך את הקריטיות הספציפית של כל צומת ואת זמן השבתה המאפשר לבחור את האדריכלות המתאימה.לדוגמה, במערכת בקרת גז טורבינות שבו כל מילימטר של אובדן שליטה יכול לגרום רטט רוטטור, מאסטר מוקרן עם טבעת מכווצת מהירה עשוי להיות נדרש.

שיקולים מרכזיים

זמן איתור ו-Switchover Time

Redundancy הוא רק יקר אם הכשלונות מזוהים במהירות ואת מסלול הגיבוי מופעל בתוך מגבלות התהליך.רשתות פרופ'ובוס פועלות במחזור דטרמיניסטי שבו המאסטר סקר כל עבד בסדר קבוע.המאסטר עוקב אחר זמני התגובה של כל עבד; אם עבד אינו מגיב בתוך זמן בלתי הפיך (בדרך כלל כמה מ"שניות), הסימנים הוא כפגום בתצורה אדומה, אם עבד לא יכול להיות קבוע לפני מערכת בטיחותית, זה חייב להיות מופעל בקפידה.

שני פרמטרים קריטיים הם ה-FLT:0 (TTR) Token רוטציה זמן (TTR) , ⁇ FLT:1 ו-FLT:2 כתובת גבוהה (HSA) TokenFLT 3 בטבעת מחוסמת, מנהל הריצוף משתמש ב-TTR כדי לפקח על בריאות הטבעת. A mismatchmatch או a Breakde גורם למנהל לגרור מחדש של מספר פעמים ללא אורך זמן פנוי, ללא אורך זמן פנוי, ללא שינוי, ללא שינוי מינימלי של זמן קצר יותר מכמה שניות, ללא שינוי בטיחות.

בחירה קשה

לא כל מכשירי פרופ'יבוס תומכים בחידושים המקומיים.כאשר מעצבים רשת מרוקנת, מהנדסים חייבים לוודא שכל מרכיב - כגון מאסטרים DP, עבדים, חוזרים ומנתחי פלח - תומך בתוכנית הונדמנט המיועדת.

  • (ב) ויקרא י"א:2 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ :0) ⁇ ⁇ (ב"ב) מציע מפולנים וזוגיים לקטעי פרופ'בוס-PA.
  • (ב) ,0) מוכר את האבחון של פרופ'יבוס ואת הכלים לניהול ונדוניות שעובדים עם המאסטרים הסטנדרטיים.

בעת בחירת רכיבים, עדיפות צריכה להיות נתונה לאלה התומכים בהחלפת חומרים אוטומטיים מבלי לדרוש בקרים חיצוניים, כמו כן לשקול גורמים סביבתיים: בסביבות קשות, מחברים עם הגנת IP65/67, M12 או 7/8 אינץ ', וכבלים מחוסנים להפחית את הסבירות של כישלונות פיזיים.

קונפדרציה ודיגנוסטים

על מנת לתקן רשת של פרופ'בוס מורכבת יותר ממערכת ערוצים אחת.מהנדסים חייבים להגדיר את הפרמטרים של הריצוף האדום של המאסטר, להגדיר אילו עבדים שייכים לקטע, ולהקצות את הפונקציונליות של מנהל Redundancy.זה נעשה בדרך כלל באמצעות הכלי ההנדסי של DCS או PLC בהתאמה, כגון Siemens TIA פורטל או ABB, GSD (המופע הכללי) של כל אחד מהם חייב להיות מיובא בראש של ה-D.

אבחון משחק תפקיד מכריע של אבטחה:0 (לאחר ההרחבה: מודרניזציה: רשת מאוזנת שמעולם לא נכשלת יכולה לתת תחושה כוזבת של אבטחה אם צוות תחזוקה לעולם לא לאמת את נתיב הגיבוי. מודרני של כלי אבחון פרופ' נובובוס (מסחרי או קוד פתוח כמו PyProfibus או ProfiTrace) יכול לדמות הפסקות כבל או כישלונות אדים כדי לאמת את התנהגות רציפה של מעקב אחר טרור - מסגרת תקשורת, ו-Sover-D.

בדיקות ותחזוקה

רשתות רדונדנט דורשות תוכנית מבחן בדיקת FLT:0 (ראה להלן) 1:1 כדי להבטיח כי נתיב הגיבוי נשאר פונקציונלי.פרקטיקה נפוצה היא לבצע "מבחן undancy" בכל השהות סגורה: להפריע בכוונה כבל או כוח ראשוני מהאדון הראשי ולאשר כי המערכת מעבירה שליטה ללא יומני נתונים.

בנוסף, חלקים בודדים חייבים להיות זמינים עבור מודולים אדומים, שכן לעתים קרובות יש להם מספר שונה מאשר עמיתיהם שאינם מקודדים.אימון עבור טכנאים על פתרון בעיות רשתות פרופ'בוס הוא חיוני - פיצות יכול להיות מבלבל כאשר שני פלחים מופיעים להחליף תפקידים פעילים.

יתרונות ואתגרים

יתרונות

  • (FLT:0) אמינותה של התחדשות: הפחתה של ההסתברות של כשלי תקשורת על ידי סדר גודל (או יותר, בהתאם לאדריכלות) נתונים סטטיסטיים מאתרים תעשייתיים מראים כי רשתות פרופ'בוס מגושמות משיגות שיעורי זמינות מעל 99.999% (חמשת תשעים) כאשר נשמרו כראוי.
  • (FLT:0) הבטחת בטיחות מופרזת: זרם נתונים רציף 1FLT:1ir מונע חסימה לא בטוחה שעלולה להתרחש עקב אובדן שליטה או אובדן תפקוד בטיחות. במערכות שהונעו בבטיחות, תקשורת מחוסמת תורמת להסתברות נמוכה יותר של כישלון בביקוש (PFD).
  • (FLT:0) המשך תפעולי: 1FLT תהליכים קריטיים יכולים להישאר מקוונים גם במהלך תיקונים.לדוגמה, בכור כימי מתמשך, מעבר לדרך הגיבוי מאפשר למפעל לרוץ בזמן כבל פגם מוחלף, הימנעות הפרעות אכילה יקרות.
  • (FLT:0) וודאות של תחזוקה: 1FLT:1 מרכיבים פגומים ניתן לבודד ולהחליפם מבלי לרוקן את הרשת כולה. טכנאי יכול לנתק זוג פגומים בעוד הטבעת מנטרת נתונים, ושאר המערכת ממשיכה ללא פגע.

אתגרים

  • (FLT:0) מחיר המשוחרר:FLT:1undancy בערך מכפיל את העלות החומרה (קלידים, מודולים, בני זוג) ומוסיף זמן הנדסי. באתרי חומים, התקנת כבל שני או שדרוג מכשירים קיימים לתמיכה באדום יכול להיות משבש.
  • (FLT:0) מורכבות בקונפדרציה: ⁇ 1) קביעת רשת מקודמת דורש מומחיות שלא תהיה זמינה באתר.
  • (FLT:0Switchover Timing:FLT:1 ביישומים מהירים (למשל, סינתזה כונן), זמן המעבר עשוי לעלות על תהליך סובלנות. מהנדסים עשויים להיות צריכים overspecify את מחזור האוטובוס או להשתמש מנגנונים חלופיים כגון אדונדנטים אדומים עם איכות חמה במקום טבעת.
  • (FLT:0) אבחון יתר על פני ראש: FIRLT:1 , שמירה על שני נתיבים דורש אבחון מתוחכם יותר ללא כלים מתאימים, נתיב ראשוני מוזנח חלקית עלול לגרום תקלות לסירוגין שקשה לבודד.

תחזית לעתיד: מפרופ'יבוס ועד פרופ'ינט ומעבר

הנוף האוטומציה התעשייתית נע בהתמדה אל כל ארכיטקטורות Ethernet, במיוחד פרופ'ינט רוחב הפס הגבוה שלה, שילוב קל יותר עם רשתות IT, ותכונות מפוארות עשירות יותר כמו MRP (פרוטוקול רדונדנסיות) ו-MRPD (Media Redundancy for שכפול מתוכנן). עם זאת, פרופ'בוס יישאר מרכיב מרכזי בתהליך רב במשך עשרות שנים בשל הבסיס המותקן וההון האיטי של מחזור כלי המכשור.

(הופנה מהדף ההגירה המשותף (FLT:0)proxy GatessphsFLT) 1 (האפשר לחלקי פרופ'יבוס להשתלב בעמוד השדרה של פרופ'ינטט תוך שמירה על מכשירים מורשת.ברשתות היברידיות כאלה, ריצוף ניתן ברמת פרופ'ינביט (באמצעות טבעות MRP) ורמת פרופ'בוס בנפרד.

עבור פרויקטים של גרינפילד, מהנדסים בוחרים יותר ויותר את פרופ'ינט או EtherNet / IP עם בסיס מובנה יותר מאשר יישום של פרופ'יבוס Redundancy. עם זאת, ביישומים קריטיים בטיחות שיש דרישות הסמכה SIL מחמירות ובסיס גדול מותקן של התקנים פרופ'יבוס, ממשיך לשמור ולייעל את רשתות פרופ'וב נשאר אסטרטגיה מעוותת, סיכון.

מסקנה

רשתות אדרונדנט פרופ'יבוס הן כלי חיוני להבטחת בטיחות, אמינות ורציפות תפעולית ביישומים תעשייתיים קריטיים.על ידי מתן נתיבי תקשורת גיבוי באמצעות מדיה, מכשיר, או ריצוף ברמה העליונה, ארכיטקטורות אלה מגנות מפני ההשלכות הכספיות והבטיחות של נקודה אחת של כשל.היישום המוצלח של מערכות אבטחה אלה דורשות מבחר קפדני של חומרה, תצורה נאותה של פרמטרים של ייצור אדום, אבחון ובדיקה תוך שמירה על מגמות תוך שמירה על מגמות קיימות של פונקציות ניהול תהליכים קריטיים של פיתוח של פונקציות קריטיות של פונקציות אבטחה.