Profibus'u Otomatik Malzeme İşleme Sistemlerinde Kullanımının Faydaları
Giriş: Modern Otomasyonun Arka kemiği
Otomatik malzeme işleme sistemleri (MHS), çağdaş üretim ve lojistik operasyonlarının dolaşım sistemini oluşturur. Yüksek hızlı depolama dağıtım merkezlerinden karmaşık montaj hatlarına kadar, bu sistemler hareket eder, tür, mağaza ve ürünleri her hareketle elde eden iletişim ağı olarak alır. Ancak, fiziksel makine -konuşkusuz, robotlar, otomatik depolama ve retrieval sistemleri (AS/RS), ve otonom araçlar (AGVs) - sadece her hareketle ilgili iletişim ağı olarak etkili olur.
[FONT:0]Profibus[[Döneticileri), bu alanda en kurulmuş ve güvenilir iletişim protokollerinden biri olarak bu alanda, 1980'lerin sonlarında, bir Alman teknoloji şirketlerinin bir konsorsiyumu tarafından, Profibus, mühendisler için paralel olarak kablolama yapmak için tasarlandı, dijital otobüs yöneticileri ve bütünleme sistemi için, otomasyonlu ve optimize etmek için bir test protokolüdir.
Profibus Nedir? Teknik Bir Genel Bakış
Profibus, Alman DIN 19245 standardına göre çalışan açık, dijital, seri iletişim protokolüdür ve daha sonra programlanabilir mantık kontrolörleri (PLC) ile bağlantı kurmalı bir bilgisayar modelidir.
Protokol, malzeme kullanımı için en alakalı iki profille çeşitli profiller kapsar:
- [FONT:0)Profibus-DP (Yerel Periphery)[Döneticileştirilmiş Periphery)[Dönetici: 1 ) – Kontroller ve alan cihazları arasında yüksek hızlı döngüsel veri değişimi için optimize edilmiştir. Bu, fabrika otomasyonu ve malzeme kullanımında kullanılan, 9.6 kbit /s'tan 12 Mbit /s'e kadar vaftiz oranları destekler.
- [FONT:0)Profibus-PA (Process Automation)) - Intrinsically güvenli ortamlar ve yavaş, sürekli süreçler (örneğin, kimyasal bitkiler), malzeme kullanımında daha az yaygındır, ancak bazen entegre sensör ağları için kullanılır.
Fiziksel katman genellikle RS-485 ayırıcı sinyalleme kullanır, bu mükemmel gürültü bağışıklığı sağlar - motor sürücülerinden yüksek elektromanyetik müdahale ile ortamlarda kritik bir özellik ve güç malzemeleri geçer. Bir Profibus segmenti, 93.75 kbit /s tekrarlayıcı olmadan, ve tekrarlayıcıların kullanımı on kilometreye kadar uzanır.
Önemli olarak, Profibus, herhangi bir üreticiden gelen bir cihaz profiline destek veriyor, örneğin değişken frekans sürücüleri ve EN 50170 standart I/O modüller için. Bu standartlaştırma, bir Profibus-compliant bileşeninin bir Siemens, Beckhoff veya İletişim kontrolörü ile sorunsuz bir şekilde çalışmasını sağlıyor - GSD (General İstasyon Açıklama) dosyasını doğru şekilde yüklüyor.
Otomatik Malzeme İşlemendeki Profibus'un Anahtar Faydaları
Bir malzeme işleme sistemi için iletişim protokollerini değerlendirdiğinde, mühendisler döngü zamanı, kablo maliyeti, teşhis derinliği ve uzun vadeli koruma sağlar. Profibus bu alanlardan her birinde somut avantajlar sunar.
1.Deterministic, Real-Time İletişim
Malzeme işleme işlemleri tam zamanlı olarak hareketlere dayanır. Bir konveyör indüksiyon noktası, bir robot seçici-ve yer döngüsü veya bir asansör-table ascent çarpışmalar ve reçeller ile çalışan sabit bir pencere içinde tamamlamak zorundadır.Proibus'nun üst düzeye doğru geçiş mekanizması ve döngüsel kirletici bir algoritması her kölenin tanımlanmış bir otobüs döngüsü içinde bir deterministik güncellemesini garanti eder.12 Mbit /ste 30 köle ile çalışan, otobüs döngüsü süresi 1 milisaniye altında iyi olabilir - yeterli derecede hızlı bir şekilde hareketsiz bir şekilde hareket eder.
2. Harsh Ortalarında Robustness
Depolar ve üretim zeminleri elektriksel olarak gürültülü ortamlardır. Kaynak yayları, dönüştürücü-güdümlü motorlar ve radyo-freze müdahalesi veri bütünlüğüne sürekli tehditlerdir.Probörbüsler bu konuda yanlış yönlendirilmiş olsaydı, RS-485 fiziksel katmanlar, bu da yaygın bir sinyalleme gerektirir.
3. Basit toklama Sistemlerinden Basitlik
Küçük bir konveyör hattı sadece bir PLC ve bir avuç motor startere sahip olabilir. Büyük bir dağıtım merkezi, ağ fiziksel olarak farklı bölgelere entegre edebilir, binlerce sensör ve düzinelerce robot.Proibus hem aşırılarla tanışmak için ölçekler.Bir tek DP master 125 köleye hitap edebilir (tekleyici ve segment çiftleri ile).Bir yeni cihaz eklemek, DIP veya reklam anahtarlarını yapılandırın.
4. Maliyetleri Azaltıp Uygulamayı Azladı
Geleneksel paralel kablo, her sensör için bireysel kablolar gerektirir, hareketçi ve kontrol kanalı. 8 fotoğraflı bir konveyör ve 2 motor sürücüleri daha önce 10 ayrı kablonun kabine geri dönmesi gerekebilir.Proibus ile, tek bir şarj cihazı veya 5conductor kablolama (iki for power, one kalkan) tüm bunları değiştirir, çünkü bu sabitleme işlemi, sabitlenebilir ve kablo tepsisi şarj edilebilir.
5. Zengin Tanı ve Yararlıları Takip Etmek
Uptime, sınırlı tanılarla bir protokol, operatörlerin hata gerçekleştiğinde körü kör kılar. Profibus, üç seviyede faaliyet gösteren kapsamlı teşhis yapıları sunar:
- [FONT=0]Station tanıları:[Dönetici:[Dönetici:0) Bir kölenin mevcut olup iletişim kurmadığını gösterir.
- [FONT:0)Module tanıları:[Dönetici:[Dönetici: 1 ) Bir kölenin hangi özel modülü veya kanalın bir hataya sahip olduğunu belirtir (örneğin, bir darbe veya kısa devre dışı bir sensör).
- [FONT:0)Channel tanılar:[Dönetici:[Dönetici: 0) Belirli I/O kanalları için ayrıntılı hata kodları sağlar, örneğin tel molası, gerilim altında veya aşırı uçsuz.
Bu tanılar standart döngü veri çerçevesi içinde iletilir, yani ek kablo veya ankete ihtiyaç yoktur. Plant operatörleri bu verilere PLC programı veya özel bir Profibus analizörü aracılığıyla ulaşabilir (Procentec ProfiTrace gibi) ve hızlı bir şekilde bir son sayfanın kök nedenini tespit edebilir, onarım zamanı azaltır (MTTR).
6. Backward Compatability and Longevity
Birçok malzeme işleme tesisi 15 ila 20 yıl veya daha fazla çalışır. Eğer eski AS/RS sistemi Profibus kullanırsa, yeni bir ağla değiştirilmesi yasaklanabilir.Proibuslar geri yüklemede başarır - 1995'ten itibaren bir Profibus sürücüsü ile iletişim kurabilir, her iki standart profillere de bağlanır.Bu, yeşil alan yerine modernizasyonu azaltır.
Malzeme İşleme Sistemlerindeki Profibus Uygulamaları
Profibus'un pratik etkisini takdir etmek için, özelliklerinin doğrudan operasyonel kazanımlara çevirdiği belirli alt sistemleri incelemeye yardımcı olur.
Otomatik devre sistemleri
Tipik bir paket sıralama sistemi, çoklu indüksiyon hatları, yüksek hızda çalışan ana konveyörü besler. Her indüksiyon bandı, paralı boşlukla kesin bir koordinasyona başlamalı ve durmalıdır - başka bir şekilde, paketler çarpışıyor. Bir Profibus DP her yerel motor sürücüsü merkeze bağlanır, bu da hız referansları ile bağlantı kurar ve gerçek hız geri bildirimlerini alır. çünkü Profibus, yüksek çözünürlükteki pozisyonları kullanarak yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte kontrol edebilir.
Otomatik Depolama ve Retrieval Systems (AS/RS)
AS/RS vinçleri çok eksenli hareket kontrolü gerektirir (horizontal, dikey ve fork uzantılı) Profibus DP, PLC'yi servo sürücülere ve encoder arabirimlere bağlar, aynı kablo üzerinde konum ve tanınabilir. protokolün hızlı döngüsü zamanı (<1 ms) yük sway'i önlemek için gerekli olan düğümleri destekler. Ayrıca, Profibus-PA motorların izlenmesi için kullanılabilir.
Özerk Rehberli Araçlar (AGV)
AGV'ler esnek bölgeler üzerinden geziniyor ve bölge kontrolleri ile iletişim kurabiliyorlar.Proibus, AGV bölgesi kontrolleri, şarj istasyonları ve filosu yönetim sistemi olarak hizmet edebilir. Her AGV, öngörülebilir bir zaman içinde iletişim kurabilen bir Profibus çiftliği olabilir.
Robotik İşcellleri
Bir robot paleti, bir yem konveyörü ve aşağı yukarı sarmalı bir sarma makinesi ile tandem'de çalışır. Profibus DP robot kontrolörü, konveyör sürücüler ve güvenlik röleleri kontrol eden bir sistemle aynı otobüsle aktarmaya ve aynı zamanda güvenlik devrelerini azaltmayı sağlar.
Alternatif Fieldbuslarla Profibus'u Karşılaştırmak
Modern otomasyon alanında, örneğin ESFLT:0)Profinet), [[Döneticileri anlamak, [Döneticileri], [[Döneticileri anlamak, [[Dönemli:2|Düzgünüzde|Döneticileri anlamak, [Döneticileri) ve [Dönemlileri anlamak için de kullanılabilir.
| Characteristic | Profibus DP | Profinet (RT/IRT) | EtherCAT |
|---|---|---|---|
| Physical layer | RS-485 (twisted pair) | Ethernet (100BASE-TX) | Ethernet (full-duplex) |
| Maximum data rate | 12 Mbit/s | 100 Mbit/s (1000 Mbit/s with Profinet) | 100 Mbit/s (theoretical up to 1 Gbit/s) |
| Typical cycle time | 0.5–2 ms (30 slaves) | 0.1–1 ms (RT); <31 μs (IRT) | <100 μs (100 slaves) |
| Topology | Linear bus with stubs | Star, line, ring (via switches) | Line, ring (no switches required) |
| Diagnostic depth | Station, module, channel | Station, module, channel + web diagnostics | Comprehensive (distributed clock) |
| Legacy compatibility | Excellent | Good (backward via proxy) | Limited |
| Maturity / installed base | Very high (>50M nodes) | High (growing rapidly) | High (especially in motion control) |
Yeşil alan yüklemeleri için 500 μs altında zorlu hareket kontrol döngüleri ile, Profinet veya EtherCAT tercih edilebilir olabilir. Bununla birlikte, kahverengi saha yükseltmeleri için, 12 Mbit/s tarafından karşılanan maliyete duyarlı uygulamalar ve elektrik gürültüsünün endişelendiği ortamlar için, Profibus sağlam ve sıklıkla daha ekonomik bir seçim olarak kalır. Birçok sistem bütünleştiriciler, yüksek hızda bir Profibus geri yüklemesi yaparken, yüksek hızda fazla robot senkronizasyon için maliyetle karşılanır.
Materyal İşlemede Profibus için Uygulamayı Değerlendirme
Profibus'un faydalarını maksimize etmek için mühendisler tasarım, yükleme ve komisyonlama sırasında en iyi uygulamaları takip etmelidir.
Kablo Seçimi ve Tesih
Kablonun seçimi önemli.Profebus, 150-ohm'un şarjlı kablo ile sonlanması gerekir (veya IEC158-2 başına A veya tipi B). Uzun süreli iletişim, yüksek EMI ile giden bir zırhlı veya ekstra-korulmuş versiyon önerilir. Her segmentin 220-ohm dirençliler ile sona ermesi gerekir (veya özel bir otobüs tarifesi olmadan tekrarlayıcısı Improper endererip en yaygın şekilde iletişimin nedenidir).
Adres ve Yapılandırma
Bir Profibus ağı üzerindeki her köle, sorun giderme için eşsiz bir adrese sahip olmalıdır (1-126; adres 0, usta için rezerve edilir). Adresler, cihazda veya yazılım aracılığıyla, cihazı destekleyenler aracılığıyla veya belgelenen bir adres haritasının sorun giderme için hayati önem taşır.
Tanık Bütünleme ve Bakım
Otobüslerin sağlıklarını izlemek için sadece PLC mantığına güvenmeyin. Kalıcı bir Profibus tanı aracı (örneğin, bir Donanım Tanık Modül) veya kanal periyodik taramaları, taşınabilir bir analiz cihazı ile değiştirin.Bu kayıtların sayısını ikinci olarak, ortalama otobüs yükü ve en az net gecikmeli yükler gibi bir gecikme oluşturabilir.
Materyal İşlemede Profibus'un Geleceği
Endüstri 4.0 ve Nesnelerin Endüstri İnterneti (IIoT), Ethernet tabanlı protokollerin yer aldığı gibi, aynı uygulama profili ve yatırım korumasına sahip olan, doğal olarak yenilenmeye devam etmektedir. Ancak, Profibus ile ilgili birçok tesis hala Profibus'da güvenilir bir şekilde çalıştırılır ve protokol tükenir.
Düşük hız gereksinimleri olan malzeme işleme sistemleri için, basit RS-485 taksitlerin endüstriyel Ethernet (bu genellikle sağlam RJ45 konektörleri ve yönetilen anahtarlar) önemli olabilir. Ayrıca, Profibus'un belirsiz zamanlaması, EtherCAT kadar hızlı olmasa da, alanın büyük çoğunluğu için yeterli değildir. AS/RS ve AGV uygulamaları. Güvenilir ve uzun hizmet hayatının önemli olduğu ortamlardaki protokoller önemlidir.
Hibrit bir yaklaşım benimsemesi giderek yaygın: Profibus'u ana cihaz düzeyinde ağ için ve tüm ERP /MES bağlantı için bir Profinet ağ geçidi için kullanarak. Bu, modern veri analiz ve bulut izlemesine olanak sağlarken alan düzeyindeki avantajları korur.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Otomatik malzeme işleme sistemleri, hız, güvenilirlik, maliyet ve bakım kolaylığı konusunda bir iletişim protokolü talep eder. Profibus, tüm bu cephelerde sunulan bir alanbus olarak kendini kanıtlamıştır.Deterministik davranışları, senkronize malzeme akışı sağlar; sağlamlığı en sert endüstriyel ortamlara karşıdır; ölçeklenebilirlik tek konveyör bölgelerinden çoklu dağıtım merkezlerine kadar kendini kanıtlamıştır; ve zengin tanıları azaltırken, Profibus güçlü bir aday kalır - özellikle kahverengi alan modernizasyonlar için, bütçe-bilinçsiz projeler için, ve zamansız projeler için.
Profibus'u bir sonraki malzeme işleme projesi için göz önünde bulundurmak, uygulamalarının belirli zaman taleplerini, kablo ve yüklemenin toplam maliyeti ve mevcut yüklü taban.Seks'in güçlü ve en iyi uygulamaları uygulama için teşvik etmek için, onlar daha iyi bir şekilde çalışır.[Dönetici için geçerli notlar için geçerli olan başvurular için geçerli notlar için geçerli.)[Döneticileri için geçerli olan aşağıdaki gibi.