Giriş: Profibus Dijital Üretim için Bir Vakıf Olarak

Modern üretim derin bir dönüşüm geçiriyor. izole edilmiş üretim hücrelerinin değiştirilmesi, akıllı fabrikaların iletişim protokollerine güvenilir, determinist ve ölçeklendirildiğine dair bir talep ediyor.Process Field Bus) endüstriyel otomasyonda en yaygın olarak kullanılan alanbus teknolojilerinin biri olarak hizmet etti.

Endüstri 4.0, siber-fiziksel sistemlerle ilgili bir gelecek öngörür, Nesnelerin İnterneti (IoT), ve bulut tabanlı analiz, üretim ortamlarını birbirine entegre etmek için bir araya gelir.Promen gibi yeni protokolleri, Profinet, dijital dönüşüm yollarını planlamaya yardımcı olur.

Profibus Nedir?

Profibus, uluslararası standart IEC 61158 ve IEC 61784 tarafından tanımlanan açık, standart bir alanbus iletişim sistemidir. Başlangıçta 1980'lerin sonlarında Alman şirketlerin ve üniversitelerin bir konsorsiyumu tarafından geliştirildi ve bu zamandan beri dünya çapında en çok kabul edilen endüstriyel iletişim ağlarından biri haline geldi.

Protokol üç ana çeşidi destekliyor:

  • [FONT:0)Profibus DP (Yerel Peripherals)) - programlanabilir mantık kontrolörleri (PLCs) ve sensörler gibi dağıtılmış alan cihazları ile DP, fabrika otomasyonunda en yaygın olanıdır.
  • [FONT:0)Profibus PA (Process Automation)) - Tehlikeli alanlarda ve proses endüstrilerinde (kimyasal, petrol & gaz, farmasötikler) kullanım için inşa edilen. PA profilleri, vericilerin ve valflerin aynı iki yataklı döngüyü aynı şekilde iletişim kurmasına izin verir.
  • [FONT:0)Profibus FMS (Fieldbus Mesajı)[Dönetici: 1))[Feldbus Mesajı)[Feldbus Mesajı)[Feldbus 1 ) – PLCs ve cep kontrolörleri arasındaki iletişim için kullanılan daha genel amaçlı bir değişken. FMS büyük ölçüde DP tarafından değiştirildi.

Tüm varyantlar ortak bir otobüs mimarisi, token-passing erişim yöntemi ve segment başına 1900 metreye kadar uzanan sağlam bir fiziksel katman paylaşıyor ( ⁇ ler ağ daha da genişletebilir).

Akıllı Faktörlerde Profibus

Akıllı bir fabrika, üretim ekipmanlarının, kontrol sistemlerinin ve bilgi teknolojisi ile karakterize edilir. Profibus, senkronize üretim operasyonları için gerekli olan normal zamanlı veri değişimi sağlayarak bu vizyonu katkıda bulunur.

Akıllı İmalat için Anahtar Yetenekleri

  • [FONT:0)Real-Time Data Transfer:[Dönetici:[Dönetici:0) [Dön-Time Data Transfer:[Dönetici:0) [Dön-Time Data Transfer:[Dönetici:[Dönetici: 0) Profibus DP, hareket, hız ve konum kontrolüne izin veren bir ağ için 1 ms olarak zaman verir.
  • [FONT:0)Diagnostics ve Durum İzlemesi:) Protokol, geniş teşhis yetenekleri içeriyor. Alan cihazları alarmları, uyarı seviyelerini ve normal iletişim kesmeden bakım olayları bildirebilir.
  • [FONT:0) Denetim Sistemleri ile ilgili olarak: Profibus ağları SCADA (Superviz Control and Data Acquisition) sistemlere, üretim yürütme sistemleri (MES) ve tarihçilere ağ geçidi veya OPC sunucularıyla bağlıdır.
  • [FONT:0]Scalability:[Dönetici:[Dönetici:0) Tek bir Profibus segmenti 32 istasyona kadar destekleyebilir (126 tekrarlayıcılarla). Bu modülerlik, fabrikaların tüm altyapıyı değiştirmeden adım adım genişletmesine izin verir.

Üretim Ortamlarında Vakaları Kullanın

Otomotiv montaj hatlarında, Profibus onlarca kaynak robotu, konveyör sürücüler ve kaliteli denetim istasyonlarının merkez kontrol raflarına yerleştirilmesini sağlar. Protokoldeki belirleyici doğa, ilk olarak sinyallerin gerçekleşmesini sağlar ve acil kapatmanın garanti edilir zaman pencerelerde.In drink bottling plants, Profibus PA bağlantıları baskı vericiler, akışlar ve valf pozisyonlayıcıları birden çok bölgeden uzaklaştırır, kontrol odasının tek bir arayüzden izlemesini ve ayarlamasını sağlar.

Profibus'un akıllı fabrikalara en değerli katkılarından biri, bu eski cihazlar ve modern analitik arasındaki boşluğu köprülemek yeteneğidir. Birçok fabrika hala 15 veya 20 yıl önce bu hatları Profibus arayüzleriyle optimize etmek, genellikle onları tamamen yerine getirmekten daha uygun maliyetlidir.

Profibus ve Endüstri 4.0

Endüstri 4.0 bir teknoloji trendinden daha fazlasıdır; üretim sistemlerinin her yönünün, tedarik zincirinden müşteri teslim edilmesi için bir çerçevedir.In çekirdeği is the concept of theETHFLT:0)Reference Architecture Model for Industry 4.0 (RAMI 4.0)[Dönetici 4.0)[Dönetici tabakaları kırarsak: alan cihazları, kontrol, operasyonlar ve işletmeleri.

Profibus öncelikle saha cihazı ve kontrol katmanlarında çalışır, ancak daha yüksek katmanlarla entegrasyon, OPC Birleşik Mimari (OPC UA) veya ağ geçidi cihazları aracılığıyla, Profibus verileri bulut platformlarına, veri göllerine ve AI odaklı analitik araçlara maruz kalabilir.

Dijital Twin'i Enabling

Dijital ikiz, fiziksel bir işlem veya ürün sanal bir kopyasıdır. Yararlı olmak için, ikiz canlı sensör verileri almalı ve kontrol komutları verebilir. Profibus ağları bu verileri OPC UA sunucuları aracılığıyla ilerletebilir ve veri omurgasını her iki ayrık ve üretimde etkin bir şekilde haline getirebilir. Örneğin, Profibus PA sıcaklık ve baskı sensörleri ile donatılmış bir kimyasal reaktör gerçek zamanlı değerleri gerçek zamanlı olarak algılayabilir ve belirli ayarlamaları önerir.

Tahmin edici Bakım ve Koşula Dayalı Takip

Endüstri 4.0, tahmin edici bakım için reaktif olarak hareket etmeyi vurgulamaktadır. Profibus cihazları, cihaz sağlığı, döngü süreleri, hata sayıları ve parametre değişiklikleri hakkında bilgi içeren teşhis telgrafları oluşturur. Bu telgraflar bir Profibus usta tarafından toplanabilir ve bulut tabanlı bir durum izleme platformuna yol açabilir. Makine öğrenme modelleri daha sonra bir başarısızlık meydana gelmeden önce anormallikleri ve uyarı bakım ekipleri tespit eder.

Pratik bir örnek, bir konveyör sistemi üzerinde bir motor sürücüsüdür. Sürücünün Profibus DP arayüzü raporları mevcut, sıcaklık ve hata geçmişi yüklenebilir.Şu anda, mevcut olan küçük bir artış, bir sonraki planlanmamış kesinti sırasında yedek için işaret eder ve tüm bir üretim hattını durdurabilecek bir planlanmamış bir duraktır.

Interoperability and Standards

Bir Endüstri 4.0 bağlamında Profibus için en güçlü argümanlardan biri, uluslararası standartlara bağlı. farklı satıcılardan gelen cihazlar aynı ağda aynı ağda, Profibus profiline uygun olduğu sürece karıştırılabilir. Bu interoperability, satıcı kilitlemesini ve basitleştirme sistemini azaltır.

Sertifika ve cihaz profilleri hakkında daha fazla bilgi için resmi PI International web sitesini ziyaret edin ([Dön:0)profibus.com[Dön 1: 1)).

Modern Faktörlerde Profibusların Zorlukları ve Sınırları

Güçlü yönlerine rağmen, Profibus özellikle Profinet, EtherCAT veya EtherNet /IP gibi Ethernet tabanlı endüstriyel protokollerine kıyasla dezavantajları olmadan değildir.

Band genişliği ve Hız Kısıtları

Profibus DP'nın en fazla 12 Mbit /s oranı bugün standartları tarafından mütevazıdır.Profesyonel olarak, 100 Mbit / 1 Gbit /s'te çalışır ve destek, son derece senkronize edilen hareket kontrol uygulamaları için son derece iletişimdir.

Kablo uzunluğu ve Topoloji

Profibus, endere karşı üstolojiyi kullanır. Bu topoloji, diğer düğümleri etkilemeden sıcak fişlemeye veya kaldırmaya yardımcı olabilir.

Sınırlı IT Entegrasyonu

Profibus operasyonel teknoloji (OT) ortamları için tasarlanmıştır. Yerel olarak TCP/IP, web hizmetleri veya doğrudan bulut bağlantılarını desteklememektedir. Gateways, Profibus ağlarını IT altyapısıyla, maliyet ve geç kalmışlığı ekleyerek desteklemek için gereklidir.

Declining Vendor Support

Endüstri Ethernet tabanlı iletişime doğru değiştiği için, bazı satıcılar Profibus ürünlerindeki yatırımlarını azaltmışlardır. Yeni makine tasarımları giderek Profinet veya diğer Ethernet protokollerini belirtir. Bu eğilim, Profibus bileşenleri için yedek parçalar ve mühendislik desteğinin zamanla daha zor hale gelebileceği bir risk yaratır.

Göç Stratejileri: Profinet ve Diğer Protokollerle Birlikte Eşitlik

Birçok fabrika, Profibus'tan yeni bir ağa kadar bir dalga-ve yer geçişi sağlayamaz. Neyse ki, birkaç strateji Profibus'un Profinet'e geçiş yapmasına veya yavaş geçiş yapmasına izin verir.

Proxy Gateways

Siemens IE / PB Link veya benzer üçüncü taraf ağ geçitleri gibi cihazlar, bir Profibus segmentini bir Profinet back Bone'ya bağlar.Profebus cihazlar, kontrol cihazına Profinet IO cihazları olarak görünür. Bu yaklaşım, kontrol kontrol edicileri ve IT ağı arasındaki yüksek hızlı iletişim sağlarken mevcut alan kabloları ve cihaz yatırımlarını korur.

Profinet Controllers ile Retrofitting

Bir PLC bir Profinet-bilinçli modele yükseltildiğinde, mevcut Profibus cihazları bir ağ geçidi aracılığıyla hizmette kalabilir. Zamanla, cihazlar son yaşamlara ulaşırken, yerli Profinet ekipmanla değiştirilebilirler. Bu aşamalanan göç, birden fazla bütçe döngüsü boyunca sermaye harcamalarını azaltır.

Hybrid Architectures

Bazı tesislerde, temel kontrol sistemi Profinet'i yüksek hızlı hareket ve vizyon uygulamaları için çalışır, periphery gibi - sensör kesişleri ve süreç analizörleri - Profibus PA. İki ağ, bir arka kemiği yönlendiricisi ile bağlantılıdır. Bu hibrit mimari, en çok ihtiyaç duydukları her protokolün güçlü yönlerine bağlıdır.

Profibus'tan Profinet'e kadar ayrıntılı bir rehber için, göç senaryolarında PI International beyaz kağıta atıfta bulun ([Dön:0)profibus.com/downloads/beyaz-kağıtlar/[Dönemler/[Dönler/[Dönler)

Gerçek Dünya Uygulamaları Across Industries

Otomotiv İmalatı

Otomotiv santralleri, vücut mağazası, boyama dükkanı ve montaj hatları için Profibus DP'nın erken kabul edildi. protokolün deterministic iletişimi robot hücrelerinin, transfer sistemlerinin ve bizdik kontrolörlerin hassas bir şekilde çalışmasını sağlar. Tek bir ağ, kontrolcülere ve sensörlere yol açabilir, tanınabilir.

Bir belgelenmiş durumda, Alman otomobil üreticisi, bir Profibus tabanlı bir durum izleme sistemini konveyör sürücüler için uygulamadan sonra planlanmamış kesinti süresi% 30 azalttı. Sistem tespit edilmiş ve başarısızlıktan önce haftalarca tespit edildi, bakımların değiştirilmesi sırasında yapılmasına izin verdi.

Süreç Endüstrileri: Petrol veamp; Gaz ve Kimyasal

Profibus PA, patlamaya dayanıklı muhafazalar olmadan birçok petrol rafinerisi ve kimyasal bitkide standarttır, çünkü intrinsic security sertifikasyonu için alan aletlerinin Bölge 0 (kont gaz atmosferi) tehlikeli alanlarda inşa edilmesine izin verir. Aynı iki kablo hem güç hem de verileri, büyük yüklemelerde basitleştirir.

Örneğin, Orta Doğu'daki bir petrokimya kompleksi, bildirilen% 99.98 oranındaki bir işlem için bir Profibus PA ağı kullanıyor.

Yiyecek ve İçecek

Gıda ve içecek endüstrisinde, hijyen düzenlemeleri sık sık yıkanma ve paslanmaz çelik muhafaza gerektirir. M12 konektörleri ile Profibus PA genellikle ne kadar nem ve kimyasallara karşı direniş için seçilir. Belçika'da büyük bir biracılık tank sıcaklıklarını izlemek ve temizlemeyi izlemek için Profibus PA'u kullanmaktadır.

Bir Endüstri 4.0 Dünyadaki Profibusların Geleceği

Profibus hala on yıl içinde ilgili olacak mı? Cevap uygulamaya bağlıdır. Yeşilfield yüklemelerinde, Profinet çoğu fabrika otomasyonu için varsayılan seçim haline geldi. Ancak, Profibus'un yüklü üssü dünya çapında milyonlarca düğümün üzerinde yoğunlaşıyor - bu sistemler bakım, yedek parça ve fırsat genişlemeleri gerektiren işler için çalışmaya devam edecek.

Zaman-Sensitive Networking (TSN) ve tek devre Ethernet (SPE) gibi teknolojiler sonunda hem Profibus hem de Profinet'i yeni yüklemeler için süper bir şekilde kontrol edebilir. TSN standart Ethernet altyapısı üzerinde determinist gerçek zamanlı iletişim sağlarken, SPE iki kablolu kabloya benzer şekilde yardımcı olur.

PI International, Profinet'in TSN özelliklerini geliştirmesini sağladı, Profinet'in TSN'ye özellikli ağlarda çalışabilmesini sağlamak. Profibus için, organizasyon, Geleneksel Profibus cihazlarına ağ geçidi aracılığıyla bağlantı kurmasına izin veren entegrasyon konseptleri üzerinde çalışıyor.

Özetle, Profibus yakında ortadan kaybolmaz.OPC UA gibi teknolojiler, endüstri 4.0 yolculuklarını planlayan bir iş olarak kalacaktır ve en akıllı yaklaşım gelecekteki kırılgan protokolleri ile yeni kapasite inşa ederken mevcut Profibus varlıklarının yararlanılmasıdır.

OPC UA ve Profibus entegrasyonu hakkında daha fazla okuma OPC Vakfı'ndan ([[D:0) mevcut.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Profibus, bugün gerçek zamanlı kontrol için ihtiyaç duyulan genelleme verilerinin yeniden üretilmesini sağlayan ve gelecekteki daha gelişmiş ağ teknolojilerine yönelik bir geçiş yolu sunuyor.Proexistity seçenekleri, mühendisler ve yöneticiler gelecekteki temelleri inşa ederken yatırım yapma konusunda bilgi paylaşımını en üst düzeye çıkarabilirler.

Ek teknik özellikler ve ürün direktörleri için, PI International teknik kütüphanesi ziyaret edin ([Dön:0)profibus.com/teknik-library/[Dön 1: 1).