Profibus (Process Field Bus) uzun süredir endüstriyel otomasyon temel taşı olmuştur ve robotikteki rolü, göç risklerini talep eden uygulamalar için kritik kalır ve uzun vadeli güvenilirlik sağlar.Proibus, robot sistemleri, ağ tasarımı, seçim, kontrol, teknik sorun ve stratejileri kapsayan binlerce robot iş koluna devam eder.

Profibus Nedir?

Profibus, IEC 61158 ve IEC 61784 altında standartlaştırılmış dijital, seri iletişim protokolüdür. Siemens dahil Alman şirketlerin bir konsorsiyumu tarafından 1980'lerin sonlarında, programlanabilir mantık kontrolörleri (PLC) arasındaki paralel kablolamayı sağlamak, sensörler, eylemciler ve ağ büyüklüğüne bağlı olarak.

İki birincil varyant, farklı otomasyon segmentlerine hizmet eder:

  • [FONT:0)Profibus DP (Yeraltı Peripherals)[Dönetici: 1))[Dönetici: 1) Fabrika otomasyon ve robotik için en yaygın varyant.12 Mbps'ye kadar vaftiz oranları destekler, çarpık-öpücü bakır taksit kullanır (RS-485-485) ve 126 düğümlere hitap edebilir (32 tekrarlayıcı olmadan).
  • [FONT:0)Profibus PA (Process Automation)) - tehlikeli alanlarda (intrinsically güvenli, patlamaya dayanıklı) ve işlem aracı ile kullanılır.Bus üzerinde sabit 31.25 kbps çalışır ve güç sağlayabilir.

Robotiklerde, Profibus DP neredeyse evrensel bir seçimdir. Çok eksenli hareket için gerekli olan, konveyör senkronizasyonu ve gerçek zamanlı geri bildirimler görme sistemlerinden veya güç sensörlerinden sağlar.

Robotik Sistemlerde Profibus'un Anahtar Faydaları

Deterministic Real-Time İletişim

Robotik uygulamalar, komut sinyallerin çarpışmalardan kaçınmak için sıkıca bağlı pencerelere gelmesini talep eder, Overshoots veya senkronizasyon hatalarına sahip bir ağ oluşturabilir. Profibus DP sabit bir döngüyü kullanır, ankete katılan veri değişimi; usta tüm kölelerden girişleri okur ve 12 Mbps'de, 20-30 düğümleri olan bir ağ 2 m'lik bir döngüyü elde edebilir - çoğu zaman sabit olmayan robot olmayan hücreler için yeterli.

Yüksek Veri Dürüstlük

Protokol, her telgrafta 16 bit CRC (sikletli çek) kullanıyor, artı parite biraz. Fiziksel katman gürültü bağışıklığı (RS-485) ve zorunlu kalkanlı kesmeli devre dışı bırakıldı. Bu mekanizmalar, tek bir yolsuzluk pozisyonu emrinin alet veya iş parçalarına zarar verebileceğinde kritik bir şekilde ortadan kaldırılıyor.

Scalability and Network Topology Flexality

Bir Profibus ağı tekrarlayıcılarla genişletilebilir ( 9 segmente kadar 12 Mbps'de segment başına 1.200 m, daha düşük baud oranlarında daha uzun). Yıldız, ağaç ve line topolojiler aktif merkezler veya çiftler kullanarak destekleniyor.Bu, tek bir ustanın tüm robotik cep artısını kontrol etmesine izin verir (şimdiki sensörler, güvenlik perdeleri, pnömatik valfler) ekstra kontrol donanım eklemeden.

İncelenen Wiring ve Siified Bakım

Geleneksel paralel kablo, her bir I/O noktasından kontrole kadar bireysel kablolar gerektirir.Proibus ile tüm sensörler ve eylemciler tek dört kabloya bağlanır (iki veri, aktif cihazlar tedarik için iki güç).Bu büyük ölçüde yükleme süresi, malzeme maliyetleri ve ekipman dizileri üzerinde, teknisyenler açılış panelleri olmadan başarısız bir sensör tespit etmek için otobüsle tanıyabilir.

Interoperability and Ekosystem Maturity

Profibus Kullanıcı Örgütü (PI) cihaz profillerini koruyor (örneğin, sürücüler için, kodlayıcılar, valfler) satıcılar arasında değişenlenebilirliği garanti ediyor. A Profibus DP Siemens, ABB, Rockwell, veya Beckhoff herhangi bir sertifikalı köle cihazıyla iletişim kurabilir. Bu ekosistem, basit itbuttonlardan gelişmiş robot kontrolörlerine kadar, mevcut hücrelere yeni ekipman entegre etmeyi kolaylaştırır.

Tanıklar ve Yanlış

Profibus, kölelerin proaktif olarak gönderebileceği zengin teşhis telgrafları sunar. Bir robot kolu için köle, uçlu hataların motor sıcaklıklarını veya iletişim hatalarını rapor edebilir. Network monitorleri (örneğin, Profibus testleri, otobüs analizörleri) canlı trafik yakalamasına izin verir, döngü zaman ölçüm ve hata oturum açmalarına izin verir - geçici hataların komisyonlanması ve kök hatalarının analiz edilmesi için temel alır.

Robotik Sistemlerde Profibus Uygulamayı Uygulamayın

Donanım Seçimi ve Cabling

Robot kontrolörünüz veya PLC için bir Profibus master modülü seçerek başlayın. Çoğu büyük robot markası (ABB, KUKA, Fanuc, Yaskawa, Kawasaki) Profibus DP master veya köle seçeneği sunar. Örneğin, ABB'nin IRC5 kontrolörü, PROFOT Master/Device adaptörü ile donatılmıştır (DSQC 606), KUKA ayrı bir Profibus master arayüzü kartı kullanır.

Otobüs ortası için, inşa edilen feminatörler için bir Profibus kablosu (her segmentin iki terminatör gerektirdiği 150 ULL, 0.64 mm2 iletken haç bölümü, kalkanlı folyo artı braid) özellikle de daha yüksek baud oranlarında 9-pin D-sub (erkekler için) kullanmak gerekir.

Cihazların benzersiz istasyon adreslerini (0-126, yayın için 126 ayrı olarak atanır). Adresler DIP anahtarları veya yazılım aracılığıyla ayarlanır.Herhangi bir iki cihaz aynı adresi paylaşmamalıdır. Baud oranı tüm düğümler arasında aynı olmalıdır; ağdaki en yavaş cihaz tarafından desteklenmeli.

Network Design and Build

düğümleri gösteren bir ağ topoloji çizimi oluşturun, kablo uzunlukları ve terim ataması. aşağıdaki yönergeleri kullanın:

  • En yüksek segment uzunluğu: 9.6-93.75 kbps; 187.5 kbps'de 1.000 m; 500 m, 1.5 Mbps'de 200 m; 3-12 Mbps'de 100 m.
  • Segment sınırlarının ötesine genişletmek için tekrarlayıcı kullanın; Her bir tekrarlayıcı da bir otobüs segmenti terminatör olarak hareket eder.
  • Ana gövdeden 12 Mbps'de 0,3 m altında tutulması gerekir; daha uzun stublar yansımalara neden olur. 1 m'den daha uzun süre dayansa aktif merkezler kullanın.
  • Her zaman, güç sahibi olan karşıtlık dirençlerini yükleyin (özellikle ustadan 5 V veya bir Terminatör güç tedarikinden).

Yapılama yazılımı (örneğin, HW Config ile Siemens 7, Beckhoff TwinCAT System Manager veya SYCON.net gibi üçüncü taraf araçları, cihazın özelliklerini tanımlamak için kullanılır: adres listesi, baud oranı, giriş / veri blokları için tahsis.Her köle cihazı için, üretici tarafından sağlanan ilgili GSD dosyasını ithal eder.

Profibus'u Robotik kontrolörlerle bütünleştirmek

Robotik kontrolörler genellikle otobüs üzerinden gönderilen belirli döngüsel veri kelimelere uyuyor. Örneğin, bir ABB IRC5'i bir Profibus ustasıyla kullanarak, kontrolörün iç I/O sinyalleri, Profibus telegramlarında gönderilen belirli bir döngüsel veri sözlerine karşılık gelir.

Bütünleme akışı genellikle içerir:

  1. Gerekli verileri tanımlayın: e.g., hedef pozisyonu koordinatlar (X,Y,Z), güç, konveyör hız referansı ve durum birazları.
  2. Bir telgraf düzeni tanımlayın: Hangi kelime usta ve köle arasında tutarlı bir değer taşır.
  3. Master (PLC)'ı göndermek ve bu veri bloklarını çevrimsel olarak almak için yapılandırın.
  4. Robot tarafında, giriş alanlarını Profibus modülünden okumak ve geri bildirimlerini yazmak için kontrolörü (gerçek pozisyon, hata kodları) çıktı alanlarına yazın.
  5. Ağı ustadan değer almaya zorlayarak ve robotun buna uygun şekilde yanıt verdiğini doğrulayın.

Robotun usta olduğu sistemler için (örneğin, bir KUKA robotu bir vizyon sensörü veya bir kıvrımını kontrol ediyor), robot kontrolörünün Profibus master kartı, tüm köleleri başlatır ve yönetir.Konferans tamamen robot üreticisinin arayüzünde yapılır.

Bir Çevrimsel Veriye Karşı Cyclic

Robotik hareket kontrolü, döngüsel verilere dayanıyor - cihaz parametrelerini yazmak için başlangıç sırasında bir döngü kanallarını kullanın (örneğin, motor üst düzeyli kararın) ve sonrasında, testlerin için bir çevrim iletişim sağlar.

Meydanlar ve düşünceler

Network Reflections ve T kararlılık

Incorrect end, Profibus başarısızlıklarının en yaygın nedenidir. Her iki terminatörünün aktif olduğu eksik veya hatalı bir teşhis aracı ile her düğümün arasındaki fark, CRC hataları veya otobüs zaman zamanları güvenilir bir işlem için değil.

Kablo uzunluğu ve Baud Rate Trade-offs

Yüksek baud oranları daha hızlı döngü zamanlarına izin verir, ancak segment uzunluğu azaltır. Büyük robotik hücrelerde I/O, fiziksel mesafelere karşı döngü zaman gereklilikleri dengelemeniz gerekir.Eğer cepiniz 200 m'den fazla, tekrarlayıcıları veya daha düşük maliyet kullanarak 1.5 Mbps veya 500 kbps'ye kadar - çoğu robotik uygulamalar için yeterince hızlı bir şekilde.

Yaşlı cihazlarla uyumluluk

Bazı miras Profibus cihazları (özellikle 1990'ların başlarından) sadece Profibus DP-V0 veya hatta Profibus FMS (Fieldbus Mesajları) Bu, gelişmiş tanı ve bir döngüye gerek kalmadan aynı otobüs hattında karıştırılamaz.

Elektromanyetik Müdahale (EMI)

Robotik ortamlar motor sürücüleri, kaynak dönüştürücüler ve yüksek frekanslı geçiş nedeniyle elektriksel olarak gürültülüdür. Her zaman kalkan ve braid ile birlikte Profibus kablolarını kullanın ve her iki ucunda da koruyucuları kullanarak (örneğin, manuel izin verir) veya en azından yüksek frekanslı bir yük ile son bir şekilde.Yolda en az 20 cm uzaktaki şarj kabloları, ve uzun mesafeler için paralel olarak kesmeden kaçının.

Eğitim ve Beceri Gereksinimleri

Profibus yapılandırması ve sorun giderme, otobüs zamanlamasını, ikili adresi ve teşhis telegram yapılarını gerektirir. Birçok alan teknisyenleri, üreticiye özgü eğitim (örneğin, Siemens Profibus kursları) veya düşük seviyeli detayları gizleyen basit yapılandırma araçlarına daha aşinadır.

Gelişmiş Konular ve Future-Proofing

Kritik Hücreler için Reddanış

Robotik hücreler için, Profibus, iki ayrı kanal kölesi ile bağlantılı bir şekilde yedek parça hattı uygulamak için yapılandırılabilir.The master(With token pass) or by implement a redüpt line with two-port köle.The property is also the two operator.

Göç Patriği Profinet

Yeni robotik hücreler giderek daha yüksek bant genişliği için (Ethernet tabanlı) ve IT ağlarıyla daha iyi entegrasyon sağlar. Ancak mevcut Profibus cihazları, Profibus telegramları (örneğin, Siemens IE/PB Link PN IO) ile entegre edilebilir.

Tanı Araçları ve Canlı İzleme

Bir Profibus otobüs durağını araç cephaneliğinde izleyin. [Ücretsiz:0)Procentec ProfiTrace 2) veya açık kaynak:HAY:2)Softing Profibus tanıları), her telgrafı yakalayabilir, görüntülü otobüs yükü yakalayabilir ve adresleme sırasında hata istasyonlarını kontrol etmek için bir otobüsle çalıştırın.

Uygulama Örnek Çalışması: Robotik Kaynak Hattı

Büyük bir otomotiv tedarikçisi, bir Siemens S71500-PC hareket hattını kamyon şasi üzerinde gerçekleştiriyor. Robotlar bir geçiş kartı ve bir vizyon sistemi ile hareket etmelidir (Siemens Sinamics G120) ve görme kamera (Keyence) aynı zamanda köleler tarafından kontrol edildi.

Yapılandırma: $ 1.5 Mbps, maksimum döngü zamanı yaklaşık. 12 köle için 4 ms. master, her robota konveyör encoder geri bildirime dayanarak, ve her robotun gerçek pozisyonla cevap verdiğini ve bizdik parametrelerin altında kaldığını gösterdi.Bus yükün alttan% 60'a kadar, işlem için baş oda bıraktığını, sadece iki iletişim hatası kaydedildi - her robotun koluna da baktım.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Robotik sistemlerde Profibusu uygulamak, sayısız üretim ortamında değerini kanıtlayan kesin, belirsiz kontrol sunar.Profesyonel Ethernet protokolleri uygun ağ tasarımına başvurarak - uygun bir şekilde sona erir, kablo routing, atama ve hata seçimi -mühendisler düşük milisaniyelerde döngü katlayabilirler, mükemmel veri bütünlüğü sağlarken, Profibuslar gelecekteki yatırımları ve maliyetle ilgili olarak sağlam bir seçim olmaya devam edecektir.