Profibus (Process Field Bus), üç on yıldan fazla süredir endüstriyel otomasyon temelleri olmuştur, bu nedenle, bilimci ve güvenilir iletişim, kontrol cihazları ve eylemciler arasındaki fark edilen güçlü yönleriyle karşılamaktadır.Bu makale, Endüstri 4.0 ve akıllı fabrika paradigmalarına doğru kararlı bir şekilde ilerliyor, Profibus'un bir sonraki endüstriyel iletişimdeki rolünün önemi ve geleceği hakkında sorular ortaya çıkmaktadır.

Profibus'u Anlayın: Endüstriyel Otomasyonun Bir Vakfı

Origins and Evolution

1980'lerin sonlarında Alman şirketlerin ve kurumların bir konsorsiyumu ile gelişmiştir, Profibus 61158 altında standartlaşmıştı ve bu nedenle dünya çapında en yaygın kullanılan alanbus sistemlerinden biri haline geldi. tasarım felsefesi bugün kullanımında gerçek zamanlı olarak, bakır kablolar üzerinde yoğunlaştı, bir master-slave veya token-passing protokolü kullanarak.

Anahtar Variants: DP, PA ve FMS

[FONT:0]Profibus-DP[[Dönetici Olmayan Peripherals) yüksek hızlı veri değişimi için kontroller ve uzaktan I/O cihazlar arasında, sürücüler, ve sensörler, 12 Mbit /s'e kadar değişken olarak çalışır ve fabrika otomasyonunda baskın güvenlik sağlar.

Teknik Mimari Teknik Mimari Teknik Mimari Teknik

Fiziksel katmanda, Profibus-DP genellikle RS-485 diferansiyel sinyal kullanıyor: 12 Mbit /s'te 32 cihazla ilgili bir ağ için, en gerçek zamanlı kontrol döngüleri için (class 1 ve sınıf 2) ve bir ankete göre RS-485'i kölelerle bir araya getiriyor.Bu mimari garantiler, her iki bilgisayardan fazla bir ağla ve güvenilir bir şekilde kontrol katmanına kadar uzanan bir kanalda, en gerçek zamanlı kontrol döngüsüne kadar olan bir bağlantı.

Profibus'u Standart Olarak Yapan Güçler

Profibus'un uzunluğu kaza değildir. Tasarımı, yüzlerce üreticiden gelen cihazlara öncelik verir. , [[Döneticileri ) Bir satıcıdan gelen bir sensörle iletişim kurmasını sağlamak için, bu eklentiye dayalı olarak, büyük bir temele yol açan bir güvenilirliktir.Profesyonel sistemlerde bulunan milyonlarca öğrenci, endüstriyel sistemlerde yapılan bir artış testi ve bir satıcıdan gelen bir sensöre sahip olmak için büyük bir destek sağlar.

Endüstri 4.0 Çağında Meydanlar

Band Wide and Speed Limitations

Profibus-DP'nin 12 Mbit / maksimum veri oranı, geleneksel kontrol döngüleri için yeterli olsa da, yüksek çözünürlüklü veri analizleri için yüksek çözünürlüklü verileri iletmeye çalışırken, video veya büyük sensör dizilerini talep eder. Endüstri 4.0 uygulamaları ikinci kenar cihazlarından bulut platformlarına kadar verileri iletme yeteneği talep eder.

Ethernet tabanlı sistemlerle entegrasyon

Modern akıllı fabrikalar giderek standart Ethernet'e (IEEE 802.3) güvenmektedir, iletişim için arka kemiği, Profinet, EtherNet/IP, UA ve MQTT. Profibus, standart web hizmetleri için kendi taksi ve framing ile özel bir alanbus olmak, bir Profibus segmentine yerel olarak entegre değildir.Bir şirket IT ağı, otomatik ağ geçidi veya Ethernet cihazları için anahtarlama ve karmaşık hale getirir.

Scalability and Network Kompleksiity

Fabrikalar boyut ve cihaz sayımında büyürken, Profibus'un otobüs topolojisi, mühendislere segment başına 32 cihazın ötesine ihtiyaç duyuyor ve Token rotasyon zamanı bu sınırların ana hatlarıyla, yıldız ve ring topolojilerinde, alt-mikrosaniye senkronizasyonu ile destekleyen binlerce cihazla aşabilir.

Güvenlikle ilgili

Başlangıçta güvenlik ve güvenilirlik çok önemli olduğunda bir çağda tasarlanır ve siber tehditler nadirdi, Profibus, kimlik doğrulama, şifreleme veya erişim kontrolü için inşa edilir.Buslara fiziksel erişimli kötü niyetli bir aktör yanlış verileri enjekte edebilir veya yanlış hizmetlere sebep olur. OT ve IT yakınlaştırma, saldırı yüzey genişletir; akansız alanbus segmentleri, fidye yazılım veya endüstriyel espion için giriş noktaları haline gelir.Hava boşlukları ve ağ segmentleri, yanlış verileri azaltılabilirken, akıllı fabrikalarda sorunsuz veri akışı için çatışmaya neden olabilir.

Göç Yolu: Hibrit Çözümler ve Protokolü Convergence

Profinet as the Successor

Profinet, Profibus'un Ethernet tabanlı evrimi, doğrudan güçlü bir uyumluluk stratejisini sürdürmede bu zorluklara hitap eder. Profinet, 100 Mbit/s veya 1 Gbit /s'in veri oranlarını çeşitli bridging teknolojileri aracılığıyla destekleyebilir.

Çiftler, Gateways ve Software Stacks

Siemens IE / PN IO veya Herhangi birbus X-gateway gibi donanım çiftleri, Profibus segmentlerine bir Profinet ağına eklenmelerine izin veriyor. Bu cihazlar, bilgisayar bağlantı katmanında, kanal haritalarını bilgisayar destekli bir çözüm olarak kullanarak kontrol edebiliyorlar.OPC UA sunucularının standart çözümü için uygun bir şekilde, OPC UA sunucularına eklediği gibi, OPC UA sunucularına ek olarak, Profibus verilerini standart bir çözüm oluşturabilir.Form

Vaka Çalışmaları: Uygulamada Hibrit Göç

Büyük bir Avrupa otomotiv üreticisi, montaj robotlarının %60'ının hala 2020'de Profibus-DP ile iletişim kurduğunu buldu. Tüm robotların eşit bir şekilde ayrılmasına izin verdi: Yeni robot hücreleri üç yıl boyunca Profinet ile kuruldu, mevcut hücreler her iki saatte bir Profinet-to-Profibus ile bağlantılıydı ve toplam geçit, tüm robotların düzgün bir şekilde tedavi edilmesine izin verdi.

Akıllı Fabrika Ortamlarında Profibus

Gerçek Zamanlı Veri ve Edge Computing

Ethernet arka kemiğini devralırken bile, Profibus hala zaman kritik kontrol döngüleri için bir determinist cepheye hizmet edebilir. Edge ağ geçidi, makine seviyesinde konumlanan Profibus verileri toplar ve yerel analizler uygular, sadece SCADA veya sistemlere akır. Bu mimari, doğru trafikten gelen verileri katıp kesin olarak izole edebilir.Problemli bir çiftliği kontrol eden Profibus bağlantı noktası, titreşim ve döngüler gibi - bu sistemlerde okunabilir.

OPC UA ve MQTT ile entegrasyon

Orta-out entegrasyon artık standart: Profibus ağı, giriş / veri, durum ve parametre setleri ile bir OPC UA sunucusu tarafından bir veri kaynağı olarak tedavi edilir. Örneğin, aİLFLT:0)Profibus DP kölesi), OPC belgesine göre UA nesnesi ile giriş / ⁇ verileri, durum ve parametre setleri ile ilgili olarak bu bilgileri bulut panoları veya MQTT brokerleri olarak yayınlar.

Gelişmiş Teşhisler ve Tahmin Edici Bakım

Profibus'un bir faydası zengin tanı yeteneğidir. Her köle, bir Profibus segmentinde CRC hatalarının kablo bozulması veya bağlayıcılığı işaret edebilir. Akıllı fabrikalarda, bu tanı mesajları ağ yüklerini, ortalama zamanlarını ve sinyal kalitesini kullanarak analiz eder, örneğin CRC hatalarının bir araya geldiğinde, belgelenen veri tabanında %30 artış, bu veri sabit olmayan durumlarda, yüksek bakım stratejileri için yüksek çözünürlükte %30 oranında azalır.

Future Developments: Profibus ve Road Ahead

Profibus PA ve Ethernet-APL

Süreç endüstrisi için, Profibus'un geleceği, Ethernet-APL ile yakınlıkta yatıyor. Yeni standart, PI ve diğer sahabus örgütleri tarafından desteklenen, 10Base-T1L fiziksel katmanlar alan, 10 Mbit / APL'yi tek bir bükülen çifte tek bir şekilde genişleten bir çiftle 1000 metreye kadar uzanır (PA Profil 3.02), bu nedenle kontrol sistemleri aynı anda bir sistemle bağlantılı olabilir.

Uzun Süreli Viability ve Standardizasyon Efforts

Profibus Uluslararası organizasyonu aktif olarak devam ediyor ve bu özellikleri genişletiyor. 2023 yılında, PI, Profibus için yeni bir versiyon yayınladı ([FONT:0) Daha fazla bilgilendirici sayacı ve geliştirilmiş kablo kırmızısı. PI ayrıca Profibus'un güvenli bir entegrasyonu için kılavuzları yayınlıyor, örneğin Profibus'un Cybersecurity için yeni bir versiyonuna destek oluyor.[Döneticibuslar:0)

Kablosuz ve 5G'nin Rolü

Profibus'un kendisi bir telli orta olsa da, gelecekte kablosuz köprüler içerebilir. "WLAN Profibus" spesifikasyon (IEC 61784-5), IEEE 802.11 kablosuz LAN'lar üzerinde tünel kurulmayı ve öncelikle otomatik olarak yönlendirilen araçlar veya robotik kolları gibi mobil uygulamalar için, 5G'nin üzerinde endüstriyel yönlendiriciler ortaya çıktı, kablosuz uzun mesafe bağlantıların nasıl değiştirilmesini sağlar.

Sonuç: Bir Coexistence Obsolescence'den daha ziyade

Endüstri 4.0 ve akıllı fabrika ortamlarındaki Profibus geleceği, işlem ve ayrı imalattan dolayı büyük bir gerileme hikayesi değildir.Cor bant genişliği ve yerli IP bağlantılarını kullananlar modern Ethernet protokolleriyle karşılayamazlar, Profibus gerçek zamanlı kontrol için eşsiz bir performans tutar, bu çözümler işlem ve kapanış yeteneklerinin artırılmasına izin verir.

Organizasyonlar gelecekteki otomasyon bir tabakalı yaklaşımı dikkate almalıdır: Profibusları zaman kritik kontrol döngüsü için tutmak, ancak bitki arka kemiği için Profinet veya Ethernet-APL dağıtmak ve endüstriyel IoT platformlarını her ikisinden de büyütmeye devam ettikçe, Profibus muhtemelen geçmişteki bir teknoloji olarak hayatta kalmayacaktır, ancak akıllı fabrikaların yeni dilini konuşmayı öğrenen bir işhorse olarak - bir ağ geçidinde bir ağ geçidini kullanmayı öğrenen bir ağ geçidini kullanın.