Süreç Kontrol ve Otomasyondaki Profibus gücünü anlamak

Endüstri Otomasyonunda Profibus'a Giriş

Endüstriyel otomasyon alanı, kontrol cihazları, sensörler, eylemciler ve insan-makine arayüzleri arasında sağlam, gerçek zamanlı iletişime dayanıyor.Process Field Bus) bu amaçla temel teknoloji olmuştur ve birçok diğer süreç endüstrileri tarafından geliştirilme yeteneği, IEC 61158 ve IEC 61784 altında standartlaştırılmış, Profibus özellikle de doğrulayıcı ve doğrulayıcı bir şekilde tasarım ve teknik makale uygulamaları için uygun bir şekilde optimize etmek için uygun bir sistemdir.

Profibus Nedir?

Profibus, alan seviyesindeki cihazlar (sensors, aktüatörler, sürücüler) ve kontrol sistemleri (PLCs, DCS, HMIs) endüstriyel bir ortamda çalışır. Tüm cihazlar ortak bir iletişim hattını paylaşır ve her iki basit I / O ve karmaşık bir işlem için uygun bir şekilde çalışır.

Tarihsel Context ve Standardization

Profibus'un kökeni, 1980'lerde birleşmiş bir alanbus standardı oluşturmak amacıyla Alman hükümeti tarafından finanse edilen bir araştırma projesine geri döndü ve Profibus Kullanıcı Örgütü (PNO) standart olarak kabul edildi ve devam etti.

Profibus türleri: DP, PA ve FMS

Profibus tek bir protokol değil, belirli uygulama gereksinimleri için optimize edilmiş bir ailedir. Verilen bir otomasyon görevi için doğru çözümü seçmek için farklılıklar kritiktir.

Profibus DP (Yerel Peripherals)

Profibus DP, kontrol, konveyörler (master) ve ben / O cihazlar (slaves) arasında yüksek hızlı iletişim için tasarlanmış en yaygın değişkendir ve hareket kontrolü, konveyör sistemleri ve makine araçları gibi uzun süre boyunca çalışır.Prob.Prob.net tanı ve parametreleme için bir çevrim hizmetleri ile tamamen ustaca kullanır.

Profibus PA (Process Automation)

Profibus PA, cihazların tehlikeli alanlarda ayrı güç kablolama ihtiyacını karşılamak için Profibus DP protokolünü genişletiyor. Aynı iki kabloda da hizmet vermektedir.Bu, Manchester otobüs destekli (MBP) iletim teknolojisini kullanır ve bu sistemlerde doğrudan desteklenmeye izin verir, tehlikeli alanlarda ayrı güç kablolama ihtiyacını ortadan kaldırır.Profesyonel kurulumları ve D.25 kbit /s/s ve uzun mesafelerde çalıştırılır.

Profibus FMS (Fieldbus Mesajı)

Profibus FMS, DP'den daha önce geliştirildi ve DP ile kıyasla daha karmaşık, akran-to-peer iletişim için tasarlandı. Günümüzde FMS, okuma / yazma değişkenleri için hizmetleri de dahil olmak üzere daha esnek bir mesajlaşma yapısı sunuyor.

Teknik Mimari ve Anahtar Özellikler

Profibus, OSI modeline dayanan bir tabakalı mimariyi kullanıyor, fiziksel katman (Layer 1), veri bağlantı katmanı (Layer 2) ve uygulama katmanı (Layer 7) en alakalı. Fiziksel katman, yüksek mesafeler veya sert ortamlar için RS-485 olabilir.

Determinism ve Real-Time Davranış

Profibus'un işlem kontrolündeki kabul edilmesinin başlıca nedenlerinden biri, güvenlik-kahkametli döngüler için en kötü davaları hesaplamaktır. Örneğin, bir kontrol döngüsünde, PLC master ve çoklu analog giriş köleleri ile birlikte, güncelleştirme oranı tam olarak belirlenmiş olan her işlem algoritmaların her döngüyü elde etmesini sağlamak için yapılandırılabilir.Bu tür bir süre için güvenlik-kriptüel döngüler için önemli bir yanıt verebilir.

Tanıklar ve Bakım

Profibus, sorun giderme ve kesinti süresi azaltan kapsamlı teşhis yetenekleri içerir. Her köle, cihaz durumu, iletişim hataları ve parametre hataları da dahil olmak üzere statü bilgilerini rapor edebilir.T:0)Live List) özelliği, ağdaki tüm aktif cihazların gerçek zamanlı bir görünümü ile erişilebilir, yardımcı cihazlar trafik tespit edebilir veya başarısız cihazlara izin verir.

• [FONT:0)Proven Reliability:[Dönetici: [Dönetici:0]Proven Reliability:[Dönetici: [Dönetici: 0,4,2] talep edilen ortamlarda kullanım süresine sahip olan Profibus, elektrik gürültüsüne olağanüstü istikrar ve bağışıklığı göstermiştir. RS-485 diferansiyel sinyal iletimi, değişken frekans sürücüleri ve kaynak ekipmanlarına bile sağlam veri aktarımı sağlar.
• [FONT:0)Wide Device Ecosystem:[Dönetici: 0,4|Döneticilerden binlerce cihaz, Profibus arabirimleri ile mevcut. Bu seçenekler sistem bütünleştiricilerinin en iyi sensör, eylemci veya kontrol cihazını tek bir satıcıya kilitlenmeden seçmenize olanak sağlar.
• [FONT:0)Intrinsic Safety: Profibus PA'nun MBP fiziksel tabakası tehlikeli alanlarda, Ex ia ve Ex ib koruma sınıfları ile tanışmak için tasarlanmıştır. Bu, kimyasal ve petrol ve yağda patlayıcı atmosferler için güvenli bir seçim yapar; gaz tesisleri, kıvılcımsız iletişim zorunlu.
• [FONT:0]Uzun Mesafeli Yetenekler:[Döneticileri ve fiber optik uzantıları kullanarak, Profibus ağları birkaç kilometreye kadar yayılabilir. Bu, büyük bitkiler veya yüklemeler için özellikle çok faydalıdır.
• [FONT:0]Cost-Effective for Legacy Yükselts:[Dönetici:0) Birçok mevcut bitki zaten Profibus altyapısına sahiptir. Bireysel cihazlara veya yeni düğümler eklemek, özellikle de yeni bir protokolle tüm ağı değiştirmekten daha ekonomiktir.

Endüstride Profibus Uygulamaları

Profibus, geniş bir endüstri yelpazesinde çalışıyor, her biri eşsiz güçlülerini atlıyor. Aşağıdakiler temsil edilen durumlar.

Üretim ve Assembly Hatları

Ayrık üretimde, Profibus DP, PLC'leri uzaktan I/O istasyonu, sürücüler, vizyon sistemleri ve barkod okuyucuları ile birleştirir. Yüksek veri oranı ve düşük jitter, robotik kolların, konveyör bantlarının ve montaj istasyonlarının hassas koordinasyonunu sağlar. Örneğin, bir otomotiv bitkisi Profibus DP'yi bir basınç sensörü geri bildirim döngüsü ile senkronize etmek için kullanabilir, mikrometre toleransları içinde yer alma doğruluk elde edebilir.

Kimyasal ve İlaç Santrallerinde Süreç Kontrolü

Süreç endüstrileri Profibus PA'nun tehlikeli bölgelerde ve güç alanında aletleri otobüs kablo üzerinden işletme yeteneğinden faydalanıyor. Tipik bir kurulum, onlarca sıcaklık vericisi ile iletişim kurma yeteneği, basınç vericileri ve kontrol valfleri bir reaktör binasına yayılıyor. PA segmenti sürekli ölçüm verileri sağlar ve uzaktan kalibrasyon ve tanı verir, bakım personelinin sınırlı bölgelere girmesine ihtiyacı azaltır.

Enerji ve Utilities

Power nesil bitkileri, hem geleneksel hem de yenilenebilir, Profibus'u gerçek zamanlı güç çıktısını izlemek ve kontrol etmek için kullanın ve yardımcı sistemler. Örneğin, bir rüzgar çiftliği, Profibus DP bağlantılarını merkez kontrol odası ve her bir türbinin PLC iletebilir, gerçek zamanlı güç çıktısını, rüzgar hızını ve hata alarmlarını kullanarak kullanabilir.Projektif güvenlik kapatma sinyallerinin de gerekli yanıt süresi içinde teslim edilmesini sağlar.

Su ve Atıksu Tedavisi

Su arıtma tesisleri genellikle birden çok uzaktan pompa istasyonları ve tedavi birimleri ile büyük coğrafi alanları yaymaktadır. Profibus DP fiber optik tekrarlayıcılar, denetçi kontrol ve veri satın alma (SCADA) sistemi olarak PLC'lere ve RTU'lara dağıtılır.

Profibus vs. Diğer Fieldbuses

Profibus'un rolünü takdir etmek için, diğer önemli endüstriyel iletişim protokolleriyle karşılaştırmak yardımcı olur.

PRONET daha yüksek bant genişliği ve esnekliği sunarken, Profibus uzun mesafe için üstün kalır, intrinsically güvenli uygulamalar ve seri bir otobüs bir Ethernet geçiş altyapısından daha basit olduğu ortamlarda. Birçok modern bitki, Profibus'un I/O ve PRONET'in daha üst düzey kontrol ve IT sistemlerini birbirine bağlar.

Profibus Uygulama için Pratik Değerlendirmeler

Bir Profibus ağının başarılı bir şekilde dağıtımı, planlama, yükleme ve komisyonlama için dikkatli bir dikkat gerektirir. Aşağıdaki kılavuzlar güvenilir operasyon sağlamak için yardımcı olur.

Network Topology and Cable Selection

Profibus DP genellikle olası olduğu kadar ayakta durmuş kabloyu kullanıyor (tip A veya B) 150 ohm'un aksine, ağ iki ucundan 150-ohm dirençliler ile sona ermelidir; daha düşük sinyal yansımalarını önlemek için (örneğin, 1.5 Mbit /) segmentler için, tekrarlayıcılar gerekli olabilir.

Adres Assignment and Device Build

Her Profibus kölesi, normal operasyon olmadan teşhis ve parametreleme yapmak zorundadır. Master devices (Class 1 master) bu döngüyü yönetmek ve görevlendirilen kölelerle iletişim kurmak için gereklidir.Prome 2 master (örneğin, bir yapılandırma aracı) gibi, normal operasyon için doğru otobüs zamanlama parametrelerini kullanarak teşhis ve parametreleme yapabilir. TSL, TTR) uygun şekilde çarpışmalardan kaçınmak ve sipariş edilen köleleri kullanarak iletişim kurmak önemlidir.

Ortak Sorun Giderleri

Bir Profibus ağı iletişim hataları olduğunda, kök genellikle bu kategorilerden birine düşer:

• [FONT:0)Incorrect Torder:[Dönetici:[Dönetici:0)[Döntme:0)[Döneticileri olmayanlar veya yanlış dirençli değerleri kullanarak sinyal yansımaları ve geçici veri hatalarına yol açar.
• [FONT:0)Address Duplication:[Dönetici:[Dönetici:0) Aynı adresle iki cihaz bu çarpışmalara ve erratik davranışlara neden olur. Her zaman komisyon sırasında eşsiz adresler doğrulayın.
• [[Düzgöl Puanı Mismatch:[Dönetici: 0,4] Bir segmentteki tüm cihazlar aynı veri hızında çalışmalıdır. 1,5 Mbit /s ve 12 Mbit /s için belirlenen Mix cihazlar iletişimi önleyecek.
• [FONT:0)Poor Shielding/Grounding:) kablo kalkanı her iki uçta (tipik olarak bir zemin terminali ile) bağlantılı olmalıdır.
• [[Dönetici Otobüs Yükleniyor: [Dönetici:0)[Döneticileri olmayan tek bir segmente çok fazla cihaz sinyal kalitesini bozabilir.Proibus DP segment başına 32 cihaza izin verir (örneğin tekrarlayıcılar dahil), ancak pratik sınırlar kablo kalitesine ve baud oranına bağlı olarak daha düşük olabilir.

Bir el Profibus testier veya bir yazılım tabanlı analiz cihazı gibi bir teşhis aracı kullanarak (örneğin, PROBUS Monitor) bu sorunları telgraf hataları ve sinyal kalitesi ölçümleri ile hızlı bir şekilde izole edebilir.

Profibus Networks için güvenlik göz önüne alındığında

Tarihsel olarak, sahabus protokolleri izole operasyonel teknoloji (OT) ortamlar için tasarlanmıştır. Ancak, bitkiler giderek kurumsal ağlara ve internete bağlanırken, güvenlik önemli hale gelir. Profibusun kendisi yerel şifreleme veya doğrulama mekanizmaları içermez.

• Özel VLAN veya fiziksel ağ segmentasyonu kullanarak Profibus'u şirket IT ağlarından ayırmaya çalışın.
• Profibus ve Ethernet bölgeleri arasındaki sınırda endüstriyel güvenlik duvarlarının çalıştırılması.
• Programlama araçlarının veya kötü niyetli cihazların izinsiz bağlantısını önlemek için katı fiziksel erişim kontrollerini uygulamak.
• Düzenli olarak cihaz bilgisayarlarını güncelleyin ve akustik için ağ trafiği izleyin.

Çünkü Profibus seri bir otobüs, doğrudan uzaktan saldırılar Ethernet tabanlı ağlardan daha az mümkün, ancak risk sıfır değildir. IEC 62443 gibi standartların ardından endüstriyel kontrol sistemleri için savunma- derinlemesine bir strateji oluşturmasına yardımcı olur.

Modern Sistemlerle Bütünleşme

Yaşına rağmen, Profibus modern otomasyon mimarisi ile entegre olmaya devam ediyor. Çift ve ağ geçidi, Profibus'un PRENET, EtherNet/IP, Modbus TCP ve diğer ağların yanı sıra, bir Siemens IE /PB Linki, eski tesislerin yedeklenmesini sağlayarak, mevcut I/O yatırımlarını korumak için Profibus alan bağlantılarını ve bulut bağlantılarını da sağlar.

Profibus Geleceği

Endüstriyel iletişim alanı, Endüstriyel Ethernet ve TSN'ye (Time-Sensitive Networking) geçiş yapıyor. Ancak, Profibus bir gecede ortadan kalkmayacak ve birçok işlem tesisinin mevcut sistemlerin yükseltilmesi için pragmatik planları var, tehlikeli alan uygulamaları ve PNO'lar geriye dönük yükleme ortamları için geri uyumluluk sağlar.

Endüstri 4.0 ve IIoT, alan cihazlarından daha fazla veri talep ediyor, ağ geçidi Profibus teşhis verileri alabilir ve tahmin edici bakım için bulut platformlarına bekleyebilir.Bu hibrit yaklaşım, dijital dönüşümü sağlarken Profibus'un faydalı ömrünü genişletir.In summary, while the future may be depend by Ethernet, Profibus gelecek yıllardan gelecek için otomasyon ekosisteminin önemli bir parçası kalacaktır.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Profibus, zorlu ortamlarda on yıllar boyunca endüstriyel iletişimin temel taşı olarak yerini kazandı.Deterministic performans, sağlam fiziksel katman ve geniş cihaz desteği, aynı zamanda süreç kontrolü ve fabrika otomasyonu için güvenilir bir seçim sağlar.Proibus DP, PA ve FMS arasındaki farkları anlamak için, mevcut bir Profibus ağı ile her iki performans ve güvenlik gerekliliklerini karşılayan ağ tasarlayabilir.

Daha fazla okuma için, resmi olarak )Profibus Uluslararası web sitesi[Döneticileri için teknik özellikler için ve test başvuru notları için [[Üye Olmayanlar Endüstri Online Destek[DÜye Olmayanlar İçin 3)