Endüstri Otomasyonunda Profibus'un Enduring Legacy of Industrial Automation

1980'lerin sonlarında Alman şirketlerinden bir konsorsiyum tarafından geliştirildiği için, Profibus (Process Field Bus) kendisini üretim ve süreç otomasyonunda en yaygın olarak kabul edilen alanbus protokolleri olarak belirledi ve IEC 61784'te resmen tanımlanmış olan standart, bu tür bir seri otobüs sistemi ile paralel kablolama için tasarlanmıştır, programlanabilir mantık kontrolleri (PLC) ile birlikte, davranışsal sistemler, davranışsal sistemler, eylemciler ve işlem yapanlar, ve ben / cihazlar.

Orijinal Profibus spesifikasyonu iki birincil değişkene sahiptir: Profibus DP (Merkez Periphery) ve Profibus PA (Process Otomasyon) Profibus DP, kontroller ve uzaktan I/O cihazlar arasında yüksek hızlı iletişim için optimize edildi, genellikle iki güç ve veri aktarımını bir kez daha üstlenen gözetimli bir şekilde kontrol edilen bir telefonda kullanan Profibus PA, diğer yandan, bilgisayarları takip eden iki-tel MBP (Manchester Bus Powered) teknolojisi ile birlikte, bir kez daha kontrol edilen bir araya geldi.

Üretim işletmelerinin Endüstri 4.0'a ve Endüstriyel Nesnelerin (IIoT) internetine doğru ittiği gibi, soru, Profibusların ortadan kalkacağına izin veren entegrasyon standartların geliştirilmesi değildir - bu makale, modern iletişim paradigmaları ile birlikte gelişecek olan temel yenilikleri araştırıyor.Profesyonel iletişim, ve akıllı fabrika çağındaki Profibusların geliştirilmesine izin verecek olan yeni teknolojilerle ilgili olarak, bu makale, ortaya çıkan standartları inceler.

2020'lerde Profibus Teknolojisinin Mevcut Devleti

Mevcut endüstriyel peyzajda, Profibus, normal üretim döngüleri boyunca güvenilir bir iş olarak hizmet etmeye devam ediyor. Fabrika otomasyonlarında tüm sahabus bağlantıları hala Ethernet tabanlı protokolleri kabul ediyor, mevcut Profibus yüklemelerinin büyük çoğunluğu tamamen operasyonel olarak ve genellikle yeni tasarımlar sırasında yerini almak için çok kritik olarak kabul ediliyor.

Profibus'un güçlü yönleri otomasyon mühendisleri tarafından iyi anlaşılmaktadır.Deterministic token-passing orta erişim yöntemi, iletişim gecikmelerini zorunlu kılar, birçok tel uygulamadaki güç alanı için uygun hale getirir. protokol yığını olgun ve iyi niyetli, ek olarak, Ethernet tabanlı alternatiflerde çoğaltmaya zorlanan bir özelliktir.

Ancak, Profibus'un sınırlamaları da daha belirgin hale geliyor. 12 Mbit/s'in maksimum veri iletimi, giriş seviyesindeki endüstriyel Ethernet çözümlerine bile kıyasla daha yavaş bir boyuta sahip değildir.Bu nedenle, bu tür sistemlere bağlı olarak, OPC UA veya MQTT - IIoT bağlantı için önemli olan sonlu bağlantılar için, bulut entegrasyonu ve gelişmiş analitiklere bağlı olarak kullanılan kanal geçiş noktalarına bağlı olarak, bu boşluklara göre daha da uygun olmayan sistemlere sahip olur.

Key Innovations Araba Profibus Forward

Yüksek Veri Oranları ve Genişletilmiş Baud Oranları

Profibus spesifikasyonu, Profibus DP ağlarını sürekli olarak 12 Mbit /s'e kadar desteklediyse, çoğu alan cihazı segment başına 32 istasyondan tam olarak tamamlaması ve Profibus Uluslararası organizasyonunu (PI) ASIC tasarım ve sinyallendirmede son gelişmeler, Profibus DP ağlarını 12 Mbit /s işletimini segmentte sürekli olarak kullanarak, Cat5 veya özel M12 istasyonlarını segmente kadar kullanarak standartlaştırmıştır.

Gelişmiş Teşhisler ve Tahmin Edici Bakım

Profibus ekosisteminde en etkili yeniliklerden biri, teşhis özelliklerinin geliştirilmesidir. Orijinal özellikler mütevazı bir statü ve hata mesajları içeriyordu, ancak modern uygulamalar, DP-V1 ve DP-V2 uzantılarının kanal teşhislerini sağlamak için, döngüsel zamanları ve alarm işlemlerini analiz etmek için geri yüklemelerini sağlar.

Kablosuz Bütünleşme: WLAN ve 5G

Wiring maliyetleri ve mobilite kısıtlamaları Profibus için kablosuz uzantılara önemli ilgi gösterdi. IEC 61158 standart, WLAN'dan (IEEE 802.11) için profiller ile takviye edildi, Profibus'u kullanarak ultra zamanlı performansı korumak için önemli bir ilgi gösterdi.Bu kablosuz köprüler özellikle dönen makineler için değerli, otomatik araçlar (AGVs), ve kabloların uygulama alanı ile birlikte 5 m'lik bir diğer trafik denemeleri gerçekleştiriyor.

Cybersecurity: Legacy Profibus Networks'ü Korumak

Endüstri ağları daha fazla birbirine bağlı hale geldikçe, bilgisayar korsanlarının hedeflediği güvenlik modüllerinin geliştirilmesini sağlamakta ve bilgisayar destekli yayınların zamanında tasarlanmaktadır ve ayrıca, SECURE-PROBUS özellikleri ( 2023 yılında yayınlanan) mevcut olan bir doğrulama katmanı ile bilgisayar destekli bilgisayar destekli yayınları yerine getirmek için donanıma sahip olan ve bilgisayar dışı sürümler için tam olarak güvenli olmayan bir şekilde giriş yapmamaktadır.

Gelişen Standartlar Profibus'un Geleceğini Şaping Etmek

FotospekNET Migration Path: Neden Coexistence Matters

Profibus'u etkileyen en önemli standart gelişme, şu anda Siemens, Rockwell ve diğer büyük satıcılar için tercih edilen iletişim teknolojisini kullanan ve Profibus cihazlarının aynı ağdaki uçları, kablosuz ağ sunucularına (kanıda güvenlik) sağladığı ve sorunsuz OPC UA entegrasyonunu kullanarak, bu, bir dalga-ve yer değiştirme yaklaşımına izin veren yeni bir iletişim teknolojisini kullanarak, Profibus cihazlarını, aynı ağdaki cihazlarla birlikte geliştirmesine olanak sağlayan kapsamlı bir geçiş stratejisi geliştirdi.

IEC 61158 Revision: Uning Fieldbus and Industrial Ethernet

Uluslararası Elektroteknik Komisyonu (IEC), Profibus DP, PRONET, Ether/IP ve CC-Link IE'nin geniş endüstriyel protokollerin manzarasına sahip olması için, şu anda standart bir uygulama Katmanı (CAL) ile ilgili olarak, bu, Profibus DP, PRONET, Ether/IP ve CC-Link IE'in birleştirilmiş veri modeli için uygulanan sayısal erişime ihtiyaç duyan ve veri toplama işlemine izin veren bir uygulama katmanını içeren standarttır.

TSN (Time-Sensitive Networking) for Fieldbus Convergence

Zaman-Sensitive Networking, "Profibus over TSN" adlı bir konsept kullanarak, Profibus segmenti, TSN'nin tek başına kullanılan bir Ethernet ağı ile değiştirildi, ancak Profibus uygulaması katmanı ve telegram yapısı, Profibus uygulama katmanı ve telegram yapısı, tünelleme ile ilgili olarak TSN'nin gecikmeli ve sıfır kongestasyon kaybıyla korunmuştur.

Endüstri 4.0 Çevrelerindeki Profibusun Pratikleştirilmesi

Bulut ve Edge Connectivity

Veriye dayalı optimizasyona olanak sağlamak için, Profibus ağları, OPC UA veya MQTT mesajlarına üretim verilerini gönderebilmeli ve doğrudan Profibus ustasına entegre etmek için, veri talepleri için bir REST API'yi ortaya koyan geleneksel bir yaklaşım.Bu “en yüksek lisans” veri depolama işlemi verileri yerel olarak, agresyon istatistiklerine ve yalnızca birkaç kanal kanal erişimli erişimli akışa entegre edebilir.

Dijital Twins ve Simülasyon

Dijital ikiz teknoloji, fiziksel varlık ve sanal model arasında gerçek zamanlı veri senkronizasyonuna dayanıyor. Profibus, dijital ikizler için veri toplama işlemi olarak hizmet edebilir.Bir Profibus, OPC UA veya özel API ile tüm çevrimsel verileri analiz eder.The key Innovation is the data retrieves for digital twins of traditional learning to detects.

Strategies'leri Retrofitting Strategies

Birçok bitki yöneticisi için, bir Profibus ağı modernize etme kararı, zaman-kırık I/Ocak arasında bir ticaret-off ve artan veri erişilebilirliğinin faydaları arasında bir işlemdir. Pratik bir strateji, “önemli ve-baplı-baplı-hub” modelidir: Mevcut Profibus DP veya PA segmentleri zamanlayıcısı için standart Ethernet üzerinden iletişim kurma imkanı sağlar.

Meydanlar ve Fırsatlar Ahead

Yenilikler ve standartlar çalışmasına rağmen, birçok engel, gelişmiş Profibus çözümlerinin yaygın olarak kabul edilmesini engelliyor.En önemli olan, yüklenen üssün heer inertia of the installed base: birçok tesisi 1990 yılında satın alınan Profibus cihazlara sahiptir ve hala mevcut sistem “işmanlar” olduğunda düzeltmeler için bütçeyi pekiştirmek zordur.

Olumlu tarafta, düşük maliyetli USB-to-Profibus adaptörlerinin ortaya çıkışı ve açık kaynak yazılım yığınları (örneğin, LinuxCNC projesi Profibus sürücüsü), fonksiyonel yaşam sürelerini genişleterek, daha küçük üreticilerin ve hobilerin Profibus’un deneye girmesine izin veriyor.

Sonuç: Fade'ye Refüzyon yapan bir protokol

Profibus'un geleceği, büyük yüklü üssü korumak için değil, IETF'nin, Profibusun, kablosuz uzantıları ve siber güvenlik aşırılıkları ile, TSN ve OPC UA.'nın fabrikalarını karşılamak için icat edildi.

Profibus evrimi hakkında daha fazla okuma için, Profibus InternationalurFLT:0) Resmi web sitesi) tarafından tanımlanmaktadır. TSN entegrasyonunda teknik ayrıntılar IEEE 802.1Qbv standartında bulunabilir ve en son siber güvenlik önerileriyle ilgili bilgiler mevcuttur:2).IEC 62443 serisi. Pratik göç rehberleri de Siemens tarafından yayınlanmıştır.