Profibus ve OPC UA'yı Anlamak

Profibus (Process Field Bus) yaygın olarak kabul edilen bir alanbus protokolü, 1980'lerde Alman otomasyon şirketlerinden oluşan bir konsorsiyum tarafından geliştirildi. Bu, yüksek hızlı fabrika için programlanmış yüksek performanslı (PLC) ve Profibus-PA (DCS), sensörler, eylemciler ve sürücüler.Proibus iki temel kanalda gelir: Profibus yüksek çözünürlükte bir çift yüksek lisanslama sistemi kullanarak yüksek performanslı bir kontrol sağlar.

OPC UA (Open Platform Communications Sixth Architecture), işletim sistemleri üzerinde çalışır ve karmaşık bilgi modelleri destekler, kimlik doğrulama, şifreleme ve denetim izlerini, otomatik olarak ağdaki sunucuları bulmalarına izin veren sağlam keşif mekanizmalarının aksine, OPC UA, TCP/IP, HTTP veya UADP (zamana kadar) üzerinde çalışır ve her iki durumda da erişilebilir bir şekilde depolama alanı sağlar.

Bütünleşmeye İhtiyacı

Endüstriyel bitkiler genellikle bir miras ve modern sistemler karışımı üzerinde çalışır. Profibus, özellikle konveyör kontrolü, paketleme, işleme ve kimyasal işleme gibi uygulamalarla ilgili sayısız yüklemede yaygın kalır. ancak Profibus ağları tipik olarak bir hücre veya çizgi içinde izole edilir, analiz için verileri çıkarmak veya tahmin etmek için zorlanır. OPC UA, diğer yandan, özellikle de konveyör kontrolü, paketleme, paketleme, işleme ve kimyasal işleme gibi uygulamalarda sağlar. (Manufacturing Systems), MES SCADA, bulut platformları ve IIoT uygulamaları. Bridging Profibus

Endüstri 4.0 ve Endüstriyel Nesnelerin Endüstri İnterneti (IIoT) sorunsuz dikey entegrasyon talep eder. Üreticiler genel ekipman verimliliğini izlemek isterler (OEE), enerji tüketimini takip eder ve uzaktan teşhisler gerçekleştirirler - tüm işlemler saha cihazlardan veri gerektirir.

  • [FONT:0) İletişim[Döneticileri arasında), her protokol için ayrı ağ geçidinin maliyetini ve karmaşıklığını azaltır.
  • [FONT:0) Gerçek zamanlı görünürlük[Döneticiler ve eylemciler ERP ve bulut sistemlerine, daha hızlı karar vermelerine izin verir.
  • [FONT=0) Veri güvenliğini geliştirmek), OPC UA'nın şifreleme ve kimlik doğrulaması aracılığıyla, eski Profibus ağlarını tersine çevirdiğinde bile.
  • [FONT:0)Future-proof yatırımları [Döneticibus ekipmanlarında , hala modern ekosistemlere bağlantı kurduğunda faydalı hayatını genişleterek genişletmektedir.

Profibus'ta meydan okumalar -OPC UA Entegrasyonu

Farklı tasarım felsefeleri ile iki protokolü bütünleştirmek birkaç zorluk sunar. Profibus, sınırlı bant genişliği (CPC UA değişkenleri ile 12 Mbps'ye kadar) ve küçük veri döngüsü başına yüklenebilir, daha esnektir, daha büyük veri setleri destekler ve değişken abonelik oranları. Mapping Profibus OPC UA değişkenleri için zamanlama farklılıkları dikkate almalıdır -Profibus verileri her birkaç milisaniyede yenilenebilir. OPC UAPC UA'nın verileri daha yavaştır.

Başka bir meydan okuma alanı tasarımını içerir. Bir Profibus kölesi giriş / atölyesi olarak görünür; Birden fazla köleyi entegre etmek, bir bilgi modeli uygulanmazsa düz bir yapı yaratır. OPC UA nesne tabanlı modellemeyi teşvik eder -örneğin, her motor sürücüsü, mevcut ve durumu gerektirdiği gibi özelliklerle bir nesne olmalıdır.

Network topoloji de önemlidir. Profibus ağları tekrarlayıcılarla yüzlerce metreyi yayabilir, OPC UA genellikle Ethernet üzerinde çalışırken, Fiziksel ayrılık farklı medya, elektrik izolasyonu işlemek ve endüstriyel ortamlarda elektromanyetik müdahaleye karşı sağlam kalmak gerekir: OPC UA sunucusu internete karşı savunmasız bir arayüz ortaya çıkarmamalıdır ve hem de Profibus usta hem de OPC UA müşterileri için kimlikli bir ağ geçidini gerçekleştirmelidir.

İntegral Yöntemleri

Gateway Cihazları

Donanım geçitleri en doğrudan yaklaşımdır. Bu cihazlar fiziksel olarak bir Profibus segmentine bir köle olarak bağlanır (veya bazen ustaca, ustaca senaryolar olarak) ve bir OPC UA sunucusunu Ethernet tarafında çalıştırın.

Edge Computing Solutions

Edge cihazları daha büyük işleme gücü ve esnekliği sunar. Bir kenar bilgisayarı (örneğin, sağlam bir endüstriyel PC veya IoT kenarı ağ geçidi) OPC UA trafiğini azaltıp, Profibus ağlarıyla iletişim kuran bir yazılım yığınını çalıştırabilir.In the edge device, yerel yazılımlar veri aggregasyon, filtreleme ve analizleri yapar ve doğrudan kaynakta öğrenme modellerini öğrenmesine olanak sağlar.

Yazılım Ortaware

Hem Profibus hem de OPC UA zaten bitkinin farklı bölgelerinde mevcut olduğunda, yazılım ortalığı onları ek donanım olmadan köprüleyebilir. Ortaware, OPC UA kullanarak bilgisayar veya sunucu üzerinde çalışır (Prob.) ve OPC UA sunucusunu kullanarak özel uygulamalarla idare edebilir. Software orta sınıf yapılandırma, bağlantı setleri (örneğin, yüksek çözünürlükte, ücretsiz PC veya şifreler ile entegrasyon)

Kombinasyon Yaklaşımları

Büyük tesisler genellikle bir tabakalı mimari kullanır. Örneğin, her üretim hücresi, birden çok Profibus segmenti tarafından servis edilen bir Profibus ağına sahip olabilir.Bu tasarım ölçeklenebilirliği ve dayanıklılığı artırır, bir hücre ağ geçidindeki başarısızlık olarak diğer birçok kullanıcıyı geliştirir.

Bütünleşme Faydaları

Birleşik İletişim

Bütünleşme, IT ve mühendislik ekiplerinin destek alması gereken eşsiz iletişim yığınlarını ve arayüzlerini azaltır.Proibus için ayrı izleme araçları ve sürücülerin ve OPC UA için tek bir OPC UA müşteri, tüm bağlantılı Profibus cihazlarından verileri okuyabilmektedir.Bu basitleştirme daha düşük eğitim maliyetleri ve hızlar.

Geliştirilmiş Data Accessability

Daha önce bir Profibus segmentinde kilitlenen veriler, MES, ERP, bulut analizi ve hatta mobil panolar hakkında bilgi edinmek için görünür hale gelir. OPC UA'nın zengin bilgi modellemesi, ham byte akışlarının yapılı nesnelere dönüştürüldüğü anlamına gelir, birimler ve metadata mühendisler bu nedenle Profibusların derin bilgisine ihtiyaç duymadan panolar oluşturabilirler.

Artan Flexability

OPC UA ile soyutlama katmanı olarak, farklı bir marka ile bir Profibus cihazı değiştirilmesi daha kolay hale gelir, yeni cihaz hala aynı Profibus ağına entegre edilebilir ve ağ geçidi haritalarını aynı şekilde döndürür. Future yükseltmeleri yeni alanbuslara (örneğin, PRONET gibi) yükseltilebilir.

Geliştirilmiş Bakım

OPC UA, uzaktan izleme ve tanı sağlar. Bakım ekipleri OPC UA olaylarına abone olabilir - Profibus alarmlarına karşılık gelen hatalar (örneğin, köle hataları, otobüs zamanlaması, köle tanıları). Tahmin edici bakım algoritmaları OPC UA yöntemiyle çalışır, ancak bu dikkatli güvenlik aralarına sebep olur.

Gerçek Dünya Vakaları Kullanıyor

Otomotiv Assembly Hat Hatları

Otomotiv santralleri, kaynak robotlarını, konveyörleri kontrol etmek ve boyama kabinleri ağırlığa güveniyor. OPC UA ağ geçidini her çizgi segmente ekleyerek, üretim yöneticileri döngü zamanlarının merkezileştirilmiş bir görünümü kazanır, kaliteli ölçümler ve enerji kullanımı. OPC UA verileri doğrudan kaliteli panjurlar içine girer, bir robotun spesifikasyonlarından torklar.

Kimyasal ve İlaç Batch Kontrolü

Süreç endüstrilerinde, Profibus-PA, baskı vericileri ve aktı gibi alan aletlerini birleştirir. OPC UA ile bütünleme yönetim sistemlerinin süreç değerlerini okumasına ve güvenli bir arayüz yoluyla puan yazmalarına izin verir. OPC UA sunucusu da düzenleyici uyumluluk için tarihsel verileri kaydedebilir (örneğin, 21 CFR Bölüm 11).

Su ve Atıksu Tedavisi

Su arıtma tesisleri, pompalar ve çoklu uzaktan sitelerdeki sensörler ile Profibusları kullanıyor. Yeni kablo çekmeden bir OPC UA entegrasyon merkezi izleme sistemi olmadan, şimdi OPC UA etkinleştirildi, akış oranlarıyla sitelerin arasında karşılaştırabilir, sızıntıları tespit edebilir ve kimyasalları optimize edebilir.

Enerji Yönetimi

Enerji tüketimini azaltmak isteyen üreticiler, motor sürücüleri ve akıllı metreden güç verilerini toplamak için Profibus kullanıyor. OPC UA ağ geçidi bu verileri bölge veya üretim hattında toplar. Enterprise Energy management software then hesaplamaktadır Ürün ünitesi başına özel enerji tüketimi hesaplar, verimli ekipman ve düzeltici eylemleri tanımlar.

En İyi Uygulamalar

  • [FONT:0] Pilot bir hücre ile başlayın.[DÜT:1] Birkaç köle ile bir Profibus segmentini seçin ve açıkça tanımlanmış bir veri setini seçin.Gerekme veya ortaware haritalarının tüm girişleri, çıktıları, tanıları ve parametreleri ölçeklendirmeden önce doğrulayın.
  • [FONT:0) OPC UA bilgi modelini ön plana çıkarmak.[[Dönetici:0) Yeterli isimlerle, mümkün olan standart türleri kullanın (örneğin, OPC UA for Machinery, or IEC 61131-3 haritalama) ve Profibus kölelerinin OPC UAde setinin hangisine karşılık geldiğini belge.
  • [FONT:0]Demokratik güvenlik erkenlerini yeniden yapılandırın.[#0]İmplement security early.), Configure OPC UA sertifikalarını yapılandırın ve kullanıcı rollerini (administrator, operatör, viewer).Protrict access to write operations that could modify UA server on a separate VLAN if possible.
  • [FONT=0) Bağlantı ve geç kalmışlık için test.[DÜT:1] Bir Profibus kölesinin OPC UA'daki görünümüne son gecikmeyi önleyecek şekilde değerlendirmesini bekleyin.Gücretsiz tüm kölelerin zirvesini sürdürebilir.Depresifikasyon test aralıklarını kullanarak OPC UA'nın abonelik örnekleme aralıklarını kullanarak düşünün.
  • [FOD dosyalarının envanterini koruyor, otobüs konfigürasyonları ve Master DTM (Device Type Manager) dosyalarının haritalanması, gelecekteki yedekler veya ne zaman fişek için ayarlandığında.
  • [FONT=0) İntegranin kendisini takip eder.[[Dönetici:0) Ağ geçidi veya orta dikkat, tek bir başarısızlık noktasıdır. Implement OPC UA server tanı (e.g., server durum değişkeni) ve uyarı eğer Profibus damlalarına bağlantı aşırı yüklenirse veya ağ geçidi CPU'ya bağlanır.

Future Trendleri

Endüstriyel iletişim alanı, Ethernet tabanlı, zaman duyarlı ağ (TSN) ile gelişmektedir, Profibus'a Ethernet'in adı verilen Ethernet'dir, zaten TSN ve OPC UA (UAFX’in koordinatörü aracılığıyla) kontrol edici iletişim ve alan-düzeltme özelliği ile genişletilir; Profibus bugün Profibus'u bu geleceğe taşıyacaktır. OPC UA'nın kendisi de UAFX'da hata seviyesi ile genişletilebilir.

Bir başka trend, OPC UA ile MQTT'nin kullanımıdır. Bazı modern ağ geçitleri seçilen Profibus verilerini MQTT ile bulut platformlarına yayınlarken, hala OPC UA sunucuyu on-premises uygulamaları için korur. Bu çift yaklaşım büyük işletmelerde ortak olan hibrid mimarilere hitap eder.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Profibus ve OPC UA, her güçlü kendi alanlarında, bir araya geldiğinde daha güçlü hale gelir. Bütünleşme, işletme uygulamaları için gerçek zamanlı alan verileri açar, kanıtlanmış alan teknolojisi ve modern OPC UA ile ilgili olarak, otomasyon uzmanları için anahtar bir rekabet olarak kalacaktır.

[FONT=0] Daha fazla okuma için dış kaynaklar: Üyetim:2)PROFIBUS International) teknik belge ve GSD dosyaları sağlar.Üye ait KAYNAKLAR[DÜye Olmayanlar İçin Tıklayınız.)