Bu ekosistemde Profibus sahabus protokollerinin ailesi on yıllardır endüstriyel otomasyon temelleri olmuştur. Bu ekosistemde, Profibus DP (Merkez Peripherals) ve Profibus PA (Process Automation) iki ayrı operasyonel alana hizmet vermektedir. Her ikisi de aynı temel protokol üzerinde inşa edilmiş olsa da, fiziksel tabakalar, performans özellikleri ve uygulama alanları da önemli ölçüde farklıdır.

Origins and Standards

Profibus, 1980'lerin sonlarında Alman şirketlerin ve üniversitelerin bir konsorsiyumu tarafından geliştirildi.İlk olarak 61158 ve IEC 61784 altında uluslararası bir standart haline geldi. protokol, fabrika otomasyonunda yüksek hızlı iletişim modelini tanımlar, özellikle de bir veya daha fazla usta (tipik olarak PLCs veya DCS kontrolörleri) köle cihazları (sensorlar, eylemciler, sürücüler) ilerleyiciler arasında yüksek hızlı bir şekilde değişen değişkenlerle tanıştı.

Her iki versiyon da aynı uygulama katmanını (Layer 7) ve çok fazla veri bağlantı katmanı (Layer 2) paylaşıyor, ancak fiziksel katmanda farklılaşıyor (Layer 1). Bu farklılıklar keyfi değildir; yüksek hızlı ayrı üretim gereksinimlerine karşı, özellikle de güvenli süreç izlemesine karşı eşleştirmeleri için mühendislere ihtiyaç duyuyorlar.

Teknik Özellikler Bir Glance

Parameter Profibus DP Profibus PA
Physical Layer RS-485 (differential twisted pair) MDP (Manchester Bus Powered), FISCO, or Entity model
Data Rate 9.6 kbps to 12 Mbps (typical 1.5 Mbps) 31.25 kbps (fixed)
Maximum Cable Length 100 m (at 12 Mbps) to 1200 m (at low speed) 1900 m (without repeater)
Devices per Segment 32 (up to 126 with repeaters) 32 (per segment, up to 126 with repeaters)
Power Supply Separate power cable to devices Digital + power over same two wires (bus-powered)
Intrinsic Safety Not inherently safe; galvanic isolation can be added Yes, designed for hazardous zones (Ex ia/ib)
Typical Applications Motor control centers, conveyors, packaging, robotics Valve positioners, pressure transmitters, flow meters

Yukarıdaki tablo en salient kontrastları vurgulamaktadır. Profibus DP hızlı mantık tarama için hız ve determinizme öncelik verir, Profibus PA potansiyel patlayıcı atmosferlerde dağıtılmış alan cihazları için güvenlik ve kablo uzunluğu önceliklendirir.

Fiziksel Katman ve Cabling

Profibus DP: RS-485 hızlı Transceivers ile

Profibus DP, RS-485'i karakteristik bir engel olan bir kablo üzerinde çarpık bir sinyale sahiptir. Standart bağlantı, 9-pin D-sub (male ve kadın). Tequors (220 {{ her bir satır A ve B arasında, artı 390 ULL çekme / indirme) her iki ucundan gelen sinyal yansımalarını azaltmak için bir segmentin her iki ucundan yüklenmesi gerekir.

Her DP cihazına güç ayrı olarak sağlanır - dört kablolu bir kablo aracılığıyla 24 V DC (iki kişi için iki, iki güç için). Bu decoupling, bir cihazdaki güç kaybının segmentteki iletişim bütünlüğünü etkilemez. Ancak, aynı zamanda güç gerektiren cihazlar için ek kablolama anlamına gelir.

Profibus PA: MDP (Manchester Bus Powered)

Profibus PA, MDP fiziksel katmanını kullanıyor, IEC 61158-2'de tanımlanmıştır. Manchester'ın hem gerilim hem de mevcut modülasyonunu kullanıyor (her iki gerilime ve mevcut modülasyona da katılıyor) ve aynı çift hem de verileri hem de gücü taşır (en az 30 V DC'ye kadar, sabit veriler 31.25 kbps sabit veri oranı düşük, ancak bu uzun kablo çalıştırıyor (toplayıcı ortamlarda 1900 metreye kadar) ve sağlam bir işlem sağlar.

Tehlikeli alanlar için, PA, sınırlı kısa süreli bir ağla (FISCO) veya Fieldbus Entity Model (IEC 60079-11) RS-485 sinyal ve MDP PA sinyali arasında maksimum 32 cihaz benimsemesine izin verir.

Veri Oranları, Çevrim Times ve Determinism

Profibus DP, otobaud algılama veya manuel konfigürasyon yoluyla seçilmiş birçok vaftiz oranını destekler. bir DP otobüsü için döngü zamanı, köle başına gelen veri miktarı veya 1 ms altında 20 adet I/O verileri ile tipik bir köledir.

Profibus PA, sabit 31.25 kbps ile, her 100-500 ms'ten daha yavaş olan bir sıcaklık vericisi güncellemek için her biri alarm ve olay mesajları alabilir, hata koşullarını sağlamak için mükemmel bir şekilde yeterlidir (örneğin, düşük veri oranlarında bile.

PA segmentlerini bozmadan hız boşluğuna köprülemek için, bir DP/PA çiftçi şeffaf bir ağ geçidi olarak hareket eder. DP usta çiftleri DP kölesi olarak görür; çift, PA tarafını kendi hızıyla yönetir, iki paket formatı arasında.

Tehlikeli Alan Sertifika ve Güç

En kritik farklılaştırıcılardan biri, Zener bariyerleri veya intrinsical güvenliktir.Demek gerekirse, bir cihazın bölgeye 0 (gas) veya 20 (dust), galvanic isolators, Zener engeller, or intrinsical safe field engelleri eklenir, bu da maliyet ve karmaşıklığı kullanabilirsiniz.For Zone 1 için, bir Ex e (aslında güvenlik) DP cihazı kullanabilirsiniz, ancak kablo kıvılcımlardan korunmalıdır.

Profibus PA, aksine, hatalı koşullar altında bile zeminden tasarlanmıştır. FISCO, kabloda depolanan ve cihaz kapasitesinde bulunan enerjiyi, en fazla iki kablo verici ve pozisyonlayıcı için yeterli olan iki seviyeye sınırlandırır. daha fazla güce ihtiyaç duyan cihazlar için (örneğin, akıllı valf pozisyonun) bir ek engeli olan bir güç, ayrı bir güç veya güvenli bir şekilde güvenli bir alana sınırlıdır.

PA'nun bir diğer avantajı, her iki güç ve veri için tek bir çift telin kullanımıdır, yükleme malzemeleri ve montaj kutusu karmaşıklığını azaltır. Borular, tepsiler ve konduit bol miktardadır, bu önemli maliyet tasarrufuna yol açabilir.

Cihaz Profilleri ve Interoperability

Hem Profibus DP hem de PA, FD dosyaları (Genel İstasyon Description) cihazı parametrelerini ve yeteneklerini tanımlamak için kullanır. Bununla birlikte, PA cihazları genellikle aynı blok yapısı (Physical Block, Transducer Block, Function Block) kullanarak aynı standart değişkenleri ortaya koyar (örneğin, bir Profibus PA baskı vericisi) sertifika programları ile uygulanır.

Profibus DP cihazları da GSD dosyalarına sahiptir, ancak çeşitli profiller daha büyükdir (örneğin, Değişken Hız Drive Profil, Encoder Profil, Valve Profile). Interoperability iyi, ancak daha geniş fabrika otomasyon cihazları çeşitliliği nedeniyle standart değildir. Örneğin, iki farklı DP sürücüsü profil işlevlerini farklı şekilde uygulayabilir, dikkatli mühendislik gerektiren.

Network Topology and Integration

Tipik bir fabrika- DP zemin ağı, 150 ULLAH'ın karakteristik bir engeli olan bir barajı kullanıyor ve kurulma işlemişler, ağ izole segmentlere bölünmesine izin veriyor.

Profibus PA ağları her zaman bir ağaç veya gövde-ve-spur topoloji olarak ortaya çıkıyor. çiftler güvenli bir alanda oturuyor (örneğin, kontrol odası veya bir kavim kutusu) gövdenin en son son ucunda yer alıyor.

Büyük tesisler için, bir DP ustası, çeşitli çiftlerle birden fazla PA segmentini yönetebilir, her biri ayrı bir DP kölesi olarak çalışır. Bu hiyerarşik mimari, alan aletlerinin büyük mesafelere dağılmış olduğu dağıtılmış işlem kontrol sistemleri için idealdir (DCS).

Uygulama Örnekleri

Fabrika Otomasyonu Profibus DP

  • [FONT:0)Automotive assembly line:[Dönetici: [Dönetici: 0,0] Kaynak robotları, konveyör sürücüler ve her ankete 10 ms döngüsünde yapılan baskı sensörleri. A DP master (Siemens S7-1500) üç DP segmentinde 120 köle ile iletişim kurar,% 5 otobüs yükü elde eder.
  • [FONT:0)Packating makinesi: [Dönetici: [Dönetici:0)Zizv, film için çekim, kesme ve dağıtma için sürücüler. Yüksek hızlı IO ( fotoelektrik sensörlerinden dijital girişler) 2 ms altında deterministik yanıta ihtiyaç duyar.

Profibus PA ile Süreç Otomasyonu

  • [FONT:0)Chemical reaktör izleme: [DÜDÜT:1] 30 baskı ve sıcaklık vericisi, iki valf pozisyonu ve 1 tehlikeli alanda bir pH analizörü.Tek bir Profibus PA segmenti, 800 m gövde, merkezi kontrol odasında bir çift tarafından desteklenen.
  • [FONT:0)Oil & gaz iyi kontrol: Uzaktan terminal birimleri (RTUs) her iyi bir şekilde PA cihazları ile (kırklık metre, choke valfleri) arasındaki bağlantıyı ortadan kaldırır.

Maliyetleri

Profibus DP donanım (bilinçler, konektörler, arayüz kartları) genellikle PA'dan daha pahalı, çünkü RS-485 transceiver daha basit ve hiçbir intrinsic güvenlik sertifikası otobüs için gerekli değildir. ancak, tehlikeli alanlar için DP, bariyerler veya e muhafazalar eklendiğinde daha pahalı hale gelebilir.

Temiz, çok sayıda hızlı cihazla temiz olmayan bir fabrika zemini için DP maliyet-tamamlayıcıdır. Birçok yavaş, intrinsically güvenli alan cihazları uzun mesafelere yayılmıştır, PA toplam yüklü maliyet sunar.

Göç ve Uyumluluk

Birçok mevcut bitki, modern kontrol sistemleri ile entegre edilmesi gereken Profibus PA tesisatları var. çünkü Profibus eski değil, yeni kontrolörler (örneğin, DP/PA çiftleri büyük üreticilerden PA araç yedekleniyor ve ISO 800xA) hala DP ve PA+P'yi uygun arayüzler aracılığıyla destekliyor.

Greenfield projeleri genellikle arka kemiği için kompost seçer ve PA'yı bir NET-to-PA ağ geçidi aracılığıyla kullanır, ancak doğrudan Profibus DP/PA hala geçerli, kanıtlanmış bir çözümdür, özellikle de miras uzmanlığının güçlü olduğu bölgelerde.

Seçim Kriterleri: DP vs PA

  1. [FONT:0)Environment:[Dönetici:[Dönetici: 0/1/2) Cihazı tehlikeli bir alanda (Zone 0/1/2)?Eğer evet ise, PA doğal seçimdir. Güvenli alanlarda, DP iyi.
  2. [FONT:0)Data speed gereksinimi:[Dönetici:[Dönetici:0) Cihazın 10 m altında döngü süreleri gerektirdiğidir? DP zorunludur.For process variables (PID loops, monitoring), PA'nun 31.25 kbps yeterli.
  3. [FONT:0]Distance:[Dönetici:[Dönetici:[Dört: · 8] Cihazın yüzlerce metre veya kilometreye yayılmış olması gerekir? PA, tekrarlayanlar olmadan daha uzun segmentleri destekliyor.
  4. [FONT:0)Power kullanılabilirlik:[Dönetici:[Dönetici:0) Alan enstrümanı iki kablolu otobüslü olabilir veya 24 V DC'yi gerektirir mi? PA cihazları genellikle bus-güçlü; birçok DP cihazı ayrı güce ihtiyaç duyar.
  5. [FONT:0)Instalated base:[Dönetici:[Dönetici:0) Bitki zaten kontrol katmanında Profibus DP kullanıyorsa ve bir çiftle bir PA segmenti eklemek, sıfırdan başlayarak, PhotoNET PA'nun gelecekteki sağlam bir alternatif olup olmadığını değerlendirmektedir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Profibus DP ve Profibus PA aynı paradan iki taraf, her biri endüstriyel arazi için optimize edilmiştir. DP hız, determinizm ve fabrika otomasyonu için maliyet; PA, bir mühendis veya süreç otomasyonu için basit bir şekilde tasarlanır.Bir çiftle birlikte protokol seçimine izin verebilir, hem hızlı makineler hem de yavaş süreç döngülerini yönetmek için tek bir kontrol sistemine izin verir.

Daha fazla okuma için, resmi Profibus belgelerine [[0)Profibus International) ve IEC 61158 standart. FISCO'deki ek kurallar, [[FieldComm Group FISCO page).