پروفی باس Profibus

[spow 44,195]

مزایای سیستم پروفی باس Profibus

جمع آوری سیم کشی های اضافی و دست و پاگیر

انعطاف

تنوع در استفاده از تجهیزات

به صرفه بودن (نصب،راه اندازی، نگهداری)

مطمئن و ایمن

راحتی استفاده

 

 

دسترسی به درگاه در PROFIBUS از طریق پروتکل لایه 2 برای سه گونه PROFIBUS

استاده از ترکیب شفاف FMS/DP/PA در بخش مختلف شبکه

چون FMS/DP از یک رسانه فیزیکی (RS-485/FO)

پس با هم ترکیب می شوند.

 

فایل اموزشی پروفی باس را ازلینک زیر دانلود نمایید

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

 

پسورد : spow

[am in 25,041]

مقدمه

در بين تكنولوژيهاي موجود در سيستمهاي كنترل و ابزاردقيق ، سيستم پروسس فيلدباس يا پروفيباس (Profibus) داراي كارايي بالاتر بوده و در صنعت از مقبوليت بيشتري برخوردار شده است.

ظهور اين تكنولوژي در ابتدا جهت جايگزيني سيستم ديجيتال بجاي سيستم آنالوگ 4—20mA بود واز سال1980 با پيدايش تجهيزات هوشمند ، روند تكميل و توسعه اين تكنولوژي شتاب بيشتري يافت. اين تجهيزات با استفاده از ميكروپروسسور و مدارات جانبي ديگر، قابليت انتقال اطلاعات بيشتري نسبت به ديگر تجهيزات دارند. مشكل ارتباطات آنالوگ متعارف كه در واقع گلوگاه سيستمهاي پروسس مي باشد، توسط اين ارتباط ديجيتال برطرف شده است.

2-معرفي

فيلد باس يك اصطلاح عام براي توصيف شبكه هاي ارتباطي ديجيتال جديد در صنايع ميباشد. كه جايگزين سيگنالهاي آنالوگ 4-20mA ميگردد. در اين شبكه هاي ديجيتال انتقال اطلاعات دو جهته بوده و اطلاعات بصورت سريال منتقل ميگردد. مي توان تجهيزات مختلفي از قبيل كنترلرها، مبدلها ، اكچويترها ، سنسورها ونظير آنها را به شبكه متصل نمود. نصب تجهيزات در اين شبكه از هزينه پايينتري نسبت به روشهاي ديگر برخوردار مي باشد. هر وسيله داراي فانكشنهاي ساده اي جهت تشخيص عيب ، كنترل و نگهداري خود ميباشد. با اين تجهيزات مهندسين نه تنها قادر به ايجاد ارتباط با وسائل فيلد باس خود را دارند بلكه قادر به ايجاد ارتباط با ساير شبكه ها نيز ميباشند. قابليتهاي بالاي فيلدباس باعث شده كه سيستمهاي كنترل متمركز جايگزين سيستمهاي گسترده كنترل شده و با توجه به جايگزين شدن اين تكنولوژي بجاي سيستمهاي 4-20 mA موجود ويژگي ارسال و دريافت اطلاعات بصورت ديجيتال باعث ارتقا كيفيت ارتباط شده است . استفاده از سيستم فيلدباس باعث كاهش هزينه ها و افزايش راندمان ميگردد. يك ويژگي مهم اين شبكه ها استفاده از تنها يك زوج سيم تابيده جهت اتصال تجهيزات كنترلي به آن ميباشد. درصورتيكه در سيستمهاي آنالوگ هر ديوايس بايد باسيمهاي مجزا به مركز كنترل مرتبط گردد. هر فيلد ديوايس مي تواند عمليات كنترل خود و نيز تشخيص عيب و نگهداري خود را بعهده بگيرد پس مي توان نتيجه گيري كرد كه در صورت نياز به تعمير و يا نياز به كاليبره شدن ، ديوايس مي تواند گزارش لازم را ارسال نمايد كه اين باعث افزايش راندمان وكاهش حجم نگهداري سيستم ميشود.

3- مزاياي استفاده از فيلد باس

مزاياي فيلدباس درتمام دوره زندگي كارخانه شما مشهود ميباشد. در هنگام طراحي و نصب، در هنگام عمليات و تعمير و نگهداري . همچنين قابليت تعويض پذيري ( Interoperability ) نيز به آنها اضافه ميشود.

 

3-1- طراحي و نصب

در سيستم فيلدباس دستگاههاي زيادي ميتوانند فقط با يك زوج سيم تابيده به يكديگر متصل شوند. بدين معني كه به كابل و سيم كمتر ، به Safty barrier كمتر و نيز به Marshaling box كمتر نياز بوده و در نتيجه هزينه نصب كاهش مي يابد . همچنين اتصال چندين ديوايس به يك باس منفرد باعث كاهش ورودي/خروجي تجهيزات كنترلي كه در برگيرنده كابينت و منبع تغذيه و Card files است ميشود.

هزينه هاي مهندسي و نيز راه اندازي بعلت سادگي برنامه ريزي و نيز Link شدن راحت جهت ساخت سيستم يكپارچه كنترلي در سطح Device level ، كاهش مي يابند

3-2- عمليات

با اجراي تكنولوژي فيلدباس مزاياي عملياتي چشمگيري حاصل خواهد شد. فيلد باس اجازه ميدهد كه متغيرهاي متنوع از هر ديوايس به سيستم اتوماسيون پروسس جهت ذخيره سازي ، آناليز ، پروسس و تهيه گزارش ارسال شوند. اين بدين معني است كه سيكل عملياتي بهتر، ناپايداري كمتر و كنترل بهتر خواهد شد. و همجنين با هزينه كمتر جهت كنترل در سيستم فيلد باس شما توانايي مالي اجراي لوپهاي كنترلي كه در سيستم متعارف 4-20 mA قابل تامين نبودند را خواهيد داشت. يعني افزايش كنترل روي تمام پروسس مقدور ميباشد در صورتيكه فقط قبلا قادر به تامين هزينه اجراي كنترل روي قسمتهاي بحراني بوديد.

3-3- تعمير و نگهداري

استفاده از فيلد باس ميتواند انقلابي در عمليات تعمير و نگهداري شما ايجاد كند. اين مفهوم كه هر ديوايس قادر به تست خود و نيز ارتباط (توسط سيستم ميكروپروسسوري خود ) با فيلد باس را دارا ميباشد باعث ميشود كه ضريب اطمينان كارخانه و نيز زمان تعطيلي بعلت خرابي دستگاهها شديدا كاهش يابد. شما ديگر نيازي به ارسال تعميركار جهت چك كردن ديوايسهايي كه احتمال خرابي آنها را ميدهيد، نمي باشيد زيرا درسيستم فيلد باس هنگام خرابي ، هر دستگاه گزارش خطا را ارسال مي نمايد.

 

 

3-4- قابليت تعويض پذيري

قابليت تعويض پذيري به معني توانايي كار كردن با ديوايسهاي مختلف ، بدون وابستگي به نام سازنده و نيز بدون كاهش تعداد مينيمم فانكشنها در يك سيستم ميباشد. اين بدين معني است كه قابليت انعطاف بيشتر در انتخاب سازنده را هنگامي كه تمام ديوايسها ميتوانند بدون مارك مشخص دركنار هم كار كنند به شما ميدهد .

4-استانداردهاي فيلد باس

امروزه استانداردهاي متعددي براي فيلدباس وجود دارد كه هركدام از اين استانداردها توسط سازنده هاي متفاوت در زمانهاي مختلف و نيز براي مقاصد گوناگون طراحي و بوجود آمده اند . انتخاب فيلدباس مناسب بستگي به كاربرد آن در صنعت خاص خواهد داشت.

4-1- Profibus DP

پروتكل Profibus DP مشخص كننده روش انتقال اطلاعات بين ايستگاههاي باس ميباشد . اطلاعات كاربر در پروتكل ارزيابي نشده بلكه آنها در پروفايل Profibus DP مشخص ميشوند. سازنده هاي پيشرو در ساخت درايو بصورت مشاركتي يك پروفايل بنام پروفي درايو PROFIDRIVE را تعريف نموده اند كه در آن نحوه پارامتريزه شدن درايوها و نيز نحوه انتقال تنظيمات درايوها و مقادير اندازه گيري شده مشخص شده اند.

4-2-LonWork

تكنولوژي فوق توسط شركت Echolon توسعه يافته و در اكثر كاربردهاي صنعتي ، اتوماسيون ساختمانها ، كنترل الكترونيكي و صنايع پزشكي استفاده ميشود. هدف اين فيلد باس مهيا كردن شبكه غير وابسته به سازندگان معمول ديوايسهاي هوشمند ميباشد. در اين شبكه نياز به طراحيMaster/Slave يا Central نبوده و گره ها در شبكه با يكديگر از طريق پروتكل LonTalk ميتوانند ارتباط برقرار نمايند. درايوهاي شركت وكن نيز قابليت پشتيباني كردن اين شبكه را توسط كارت Option دارا ميباشند. با اين پروتكل ميتوان به تمامي پارامترهاي درايو دسترسي داشته ونيز ميتوان آنها را بصورت مستقيم كنترل نمود. توسط يك زوج سيم معمولي ميتوان در اين شبكه با سرعت 78 Kbit/s اطلاعات را انتقال داد.

4-3- Interbus-S

Interbus-S يك شبكه براي ارتباطات سرعت بالا جهت سنسور / اكچويتورها ميباشد. توسط اين شبكه هم ديوايسهاي I/O و هم اكچويتورهاي هوشمند مانند درايوها مي توانند كنترل شوند. با توپولوژي Interbus-S ميتوان زمان پاسخ را زير 10 ms رساند. در اين شبكه از سيستم رينگ استفاده شده كه در آن يك سيستم Host وجود دارد. سيستم Host مي تواند يك PLC يا يك PC صنعتي و يا يك سيستم اتوماسيون باشد. كابل ارتباطي ريموت از سيستم Host شروع ميشود. در اين سيستم براي مسافتهاي طولاني بايد ازكابل باس ريموت استفاده كرد . ديوايسهايي كه به اين شبكه متصل ميشوند بايد قابليت Repeat كردن را داشته باشند.در صورتيكه فاقد فانكشن Repeat باشند بايدفقط در باس Local استفاده شوند. درايوهاي وكن قابليت اتصال به اين شبكه را بصورت ديوايس با باس Remote را دارد. Interbus-S ايده آل جهت شبكه هاي متوسط براي استفاده از درايوهاي دايناميك ميباشد. اينترفيس اطلاعات I/O (از قبيل استارت / استاپ، تنظيم سرعت ، غيره ) و نيز اينترفيس پارامتر (از قبيل مينيمم سرعت ، زمان شتابگيري ، غيره ) توسط يك كابل باس مهيا ميشود. Interbus-S اطلاعات I/O را در يك كانال پردازشگر اطلاعات با دايناميك مورد نظر انتقال ميدهد. كارتهاي option شركت وكن پروفايل 21 براي فركانس كانورتورها كه توسط گروه DRIVECOM آماده شده را پشتيباني كرده و تمامي استانداردها و فانكشنهاي استاندارد اين شبكه را تضمين مي كند.

4-5- Modbus

پروتكل Modbus يك سيستم ارتباطي صنعتي و كنترلي توزيع شده براي PLC ، كامپيوترها ، ترمينالها و ساير سيستمهاي مونيتورينگ و ابزارهاي كنترلي مباشد . Modbus يك پروتكل ارتباطي به شكل Master/Slave مي باشد . Master تمام فعاليت سيستم سريال را با انتخاب ترتيبي يك يا چند Slave كنترل ميكند. پروتكل براي كنترل يك ديوايس Master و حداكثر 247 ديوايس Slave در يك خط مشترك ساخته شده است . براي هر ديوايس يك آدرس در نظر گرفته شده تا بتوان آن را از ساير ديوايسهاي متصل به خط تشخيص داد . پروتكل Modbus از تكنيك Master/Slave استفاده كرده كه در آن تنها يك ديوايس Master ميتواند يك فرايند را آغاز كند . ساير ديوايسها ( Slave ) با آماده كردن اطلاعات خواسته شده به Master پاسخ داده ويا توسط اجراي فانكشن خواسته شده ماموريت خود را انجام ميدهند . Master ميتواند Slave هاي مجزايي را آدرس دهي كند و يا اينكه يك پيغام مشترك براي تمامي Slave ها ارسال نمايد. Slave ها يك پيام پاسخ به درخواست اختصاصي خود داده ولي به درخواست مشترك پاسخي نميدهند. درايوهاي وكن توسط يك كارت option به شبكه Modbus متصل ميشوند . رابط فيزيكي همان استاندارد RS485 ميباشد (ايزولاسيون نوري ) . كارت option ميتواند با يك شبكه استاندارد Modbus با استفاده از مد RTU ارتباط برقرار كند. اين كدهاي فانكشن 1..6 و پيغامهاي مشترك را پشتيباني ميكند. پارامترهاي خط سريال (Baud Rate ، Parity type ، آدرس Slave ، وغيره ) توسط پانل كنترل ميتواند تغيير كند.

4-6- Device Net

Device Net يك سيستم شبكه اي باز بر اساس پروتكل CAN ميباشد كه براي كنترل صنعتي ديوايسها طراحي شده است كه با هزينه پايين با يكديگر ارتباط برقرار نمايند . Device Net يك مدل شي انتزاعي مي باشد كه سرويس ارتباطي قابل دسترسي و مناسب را ارائه مينمايد و رفتار يك گره را توصيف ميكند. اكثر ديوايسهاي كنترل صنعتي سطح پايين امروزي بايد با هزينه پايين قابليت اتصال مستقيم به شبكه را داشته باشند . Device Net با توجه به تعريف يك سيستم Master/Slave جوابگوي اين نياز ميباشد. درايوهاي وكن توسط كارت option ميتواند به اين شبكه وصل شود. درايو توسط سيستم Host ميتواند كنترل، مانيتورينگ و برنامه ريزي شود.

 

 

 

5 – چارت مقايسه فيلد باس هاي متداول

جدول زير فيلد باسهاي متداول را بطور خلاصه مقايسه ميكند.

نام فيلد باس بنيانگذاران سال معرفي استانداردها Openness

PROFIBUS DP/PA Siemens DP-1994, PA-1995 EN 50170 / DIN 19245 part 3(DP) /4 (PA), IEC 1158-2 (PA) ASICs from Siemens and Profichip, Products from over 300 vendors

INTERBUS-S Phoenix Contact, Interbus Club 1984 DIN 19258

EN 50.254 Products from over

400 manufacturers

DeviceNet Allen-Bradley March 1994 ISO 11898 &11519 17 chip vendors, 300+ product vendors, Open specification

ARCNET Datapoint 1977 ANSI/ATA 878.1 Chips, boards, ANSI docs

AS-I AS-I Consortium Fall 1993 Submitted to IEC AS-II.C. Market item

Foundation Fieldbus H1 Fieldbus Foundation 1995 ISA SP50/IEC 61158 Chips/software/products from multiple vendors

Foundation Fieldbus High Speed Ethernet (HSE) Fieldbus Foundation In development – lab test phase, Prelim spec available to members IEEE 802.3u

RFC for IP, TCP & UDP Multitude of suppliers for Ethernet components, Extremely low cost

IEC/ISA SP50

Fieldbus ISA & Fieldbus F. 1992 – 1996 IEC 1158/ANSI 850 Multiple chip vendors

Seriplex APC, Inc. 1990 Seriplex spec Chips available multiple interfaces

WorldFIP WorldFIP 1988 IEC 1158-2 Multiple chip vendors

LonWorks Echelon Corp. March 1991 Public documentation on protocol

SDS Honeywell Jan., 1994 Honeywell Specification, Submitted to IEC, ISO11989 17 chip vendors,

100+ products

ControlNet Allen-Bradley 1996 ControlNet International Open Specification, 2 Chip Vendors

CANopen CAN In Automation 1995 CiA 17 chip vendors, 300 product vendors, Open specification

Ethernet DEC, Intel, Xerox 1976 IEEE 802.3, DIX v. 2.0 Multitudes of Chips and Products

Modbus Plus Modicon Proprietary, requires license/ASICs

Modbus RTU/ASCII Modicon EN 1434-3 (layer 7)

IEC 870-5 (layer 2) Open specification, no special hardware required

Remote I/O Allen-Bradley 1980 Proprietary

Data Highway Plus (DH+) Allen-Bradley Proprietary

 

6-مقدمه اي بر پروفي باس (Profibus)

6-1 مفهوم كلي

پروفي باس يك فيلد باس(FieldBus) مستقل از سازنده و باز (open) است كه براي انتقال ديتا بصورت سريال براي دامنه وسيعي از كابردها ي توليدي ، كنترل فرآيند ها و اتوماسيون صنعتي بكار مي رود.

ويژگي استقلا ل از سازنده و ويژگي بازبودن (openess) در پروفي باس با استاندارد EN50170 تضمين مي شود. در پروفي باس ديوايس هاي توليد كنندگان مختلف مي توانند بدون نياز به تنظيمات خاص با هم ارتباط برقرار كنند.

پروفي باس هم در انتقال داده ها با سرعت بالا (در كاربردهائي كه زمان اهميت داشته باشد) و هم در ارتباطات بسيار پيچيده بكار مي رود . خانواده پروفي باس از سه نوع سازگار با هم شامل Profibus DP ، Profibus PA و Profibus FMS تشكيل شده است.

 

 

 

6-2 پروفي باس در يك نگاه

پروفي باس: پروفي باس رايجترين فيلدباس( (Fieldbusدنيا است.

منشاء و سرآغاز: دولت آلمان هنگام كار با توليد كنندگان سيستم هاي اتوماسيون، براي اولين بار پروفي باس را بر روي تراشه هاي ASIC كه توسط سازنده هاي مختلف توليد شده بودند اجرا كرد. عمليات مذكور بر اساس الزامات استاندارد RS485 واستاندارد اروپايي EN50170 انجام شد.

فرمت(Format) : پروفي باس DP (Master/Slave) ،پروفي باسFMS (Multi Master/ peer to peer) و پروفي باس PA (ذاتا ايمن (Intrinsically Safe

كانكتورها : كانكتور 9 پين از نوع D – Shell (Impedance Terminated) و يا كانكتور 12 mm سريع جدا شونده

(Quick – disconnect)

بيشترين تعداد گره ها (nodes) : 126 گره

طول كابل: 100 متر تا 24 كيلومتر( در صورت استفاده از تكرار كنند ه ها (repeater) يا انتقال بوسيله فيبر نوري )

سرعت انتقال داده Baud Rate : 9600 تا 12 مگابايت بر ثانيه .

اندازه پيغام (Massege) : تا 244 بايت ديتا در هر گره در هر پيغام

فرمت پيغام : سركشي (polling) و Peer to Peer

سازمانهاي بين المللي پشتيباني كننده : سازمان تجاري پروفي باس

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

كاربردهاي نمونه : كاربردها نوعا در زمينه كنترل فرآيند، خطوط توليد پيچيده و ماشين هاي جابجائي مواد است .

در اينجا از يك كابل كه سنسورهاي متعدد، شيرها ، درايوها ، و ساير ديوايسها و تجهيزات كه بعنوان ورودي و خروجي به آن متصل شده است ، استفاده ميشود.

مزايا : پروفي باس معمول ترين و گسترده ترين استاندارد شبكه اي بين المللي است. اين روش در اروپا عموميت پيدا كرده و در آمريكاي شمالي، جنوبي و قسمتهايي از آفريقا و آسيا نيز رايج است. پروفي باس قادر است مقادير زيادي از اطلاعات را جابجا كند.

ورژنهاي پروفيباسPA , FMS ,DP در مجموع براي اكثريت قريب به اتفاق كاربردهاي اتوماسيوني مناسب هستند.

معايب : پيغامهاي با ديتاي كم، حجم نسبتا زيادي دارند. هزينه اجراي اين سيستم كمي بالاتر از سيستمهاي مشابه است.

6-3- پروفي باس DP

پروفي باس نوع DP براي سرعت بالا و اتصالات(HOOKUP) كم هزينه بهينه شده است . طراحي اين نوع پروفي باس مخصوص ارتباط بين سيستم كنترل اتوماسيون و ورودي خروجيهاي توزيع شده، در سطح ديوايس (DEVICE LEVEL) صورت گرفته است. پروفي باس DP براي جايگزين كردن انتقال موازي سيگنال با 24V يا 0-20 mA مي‌تواند بكار رود.

6-4- پروفي باس PA

اين پروفي‌باس مخصوص اتوماسيون فرآيند طراحي شده است. امكان اتصال سنسورها و اكچويترها(Actuator) به يك خط باس مشترك حتي در محيطهاي ذاتاً امن وجود دارد. در پروفي باسPA انتقال اطلاعات و تغذيه باس را با استفاده از دو سيم طبق استاندارد بين‌المللي IEC 1158-2 مي‌توان انجام داد.

6-5- پروفي باس FMS

پروفي‌باس نوع FMS راه‌حلي همه منظوره براي امور انتقال اطلاعات در سطح سلولي (Cell Level) است. سرويسهاي قدرتمند FMS بازه وسيعي از كاربردها را شامل شده و انعطاف پذيري بسيار خوبي دارند. پروفي‌باسهاي FMS را در امور ارتباطي بسيار پيچيده و پر هزينه مي‌توان استفاده كرد.

پروفي باس مشخصات عملكردي و تكنيكي سيستم فيلدباسي سريال را تعيين مي كند كه در آن كنترل‌كننده‌هاي ديجيتالي تمركز زدايي شده (Decentra Lized )، مي‌توانند با هم از سطح فيلد (Field Level) به سطح سلول (Cell Level) شبكه شوند. پروفي‌باس بين ديوايس Master و Slave تمايز قائل مي‌شود.

ديوايس هاي مستر انتقال اطلاعات در باس را مشخص مي‌كنند. يك مستر قادر است وقتي باس را در اختيار دارد بدون هيچ درخواست خارجي (External request) پيغامهايي را ارسال كند . در پروتكل پروفيباس، مسترها را ايستگاه هاي فعال (active staton ) نيز مي نامند .

ديوايسهاي اسليو ديوايس هاي جانبي هستند . چند نمونه از ديوايس هاي اسليو عبارتند از : ديوايسهاي ورودي-خروجي، سوپاپها ، درايورها ، ترنسميترهاي اندازه گيري .

اسليوها امكان در اختيار گرفتن باس را بطور مستقيم ندارند و تنها مي توانند از پيغامهاي كه دريافت مي كنند مطلع شوند و وقتي به آنها اجازه داده شود ، پيغامهايي را براي MASTER ارسال كنند .SLAVE ها را ايستگهاههاي غير فعال (PASSIVE STATION) نيز مي گويند .

[am in 25,041]

7- تعمق كلي بر روي استفاده از پروفيباس در درايوها

با تعيــــين مشخصات فني عملكردي يك فيلد باس سريال، معماري مشخصي براي شبكه كردن كنترل كننده هاي ديجيتالي از سطح فيلد (field level) به سطح سلول (cell level) بدست مي آيد .

دستگاه هاي مستر و اسليو توسط پروفيباس مشخص مي شوند . انـــتقال اطلاعات بـــيــن پـــروفي باس Master DP و Slave بوسيله يك فيلد اطلاعات ورودي و خروجي انجام مي شود. Master اطلاعات را درخروجي Slave مينويسد وslave با ارسال محتواي ورودي خود به Master پاسخ مي دهد. محتواي اطلاعات ورودي/خروجي در پروفايل ويژه درايو تعريف شده است. پروفايل PROFIDRIVE پروفايل ويژه كانورترهاي فركانس است .

7-1 – پروفايلها

پروتكل پروفيباس – DP مشخص مي كند كه چگونه اطلاعات كاربر بايد بين ايستگاهها از طريق باس منتقل شود . اطلاعات كاربر نمي تواند با پروتكل انتقال پروفيباس –DP ارزيابي شود . مفاد (Meaning) آن در پروفايلها تعريف شده اند . بعلاوه پروتكلها تعيين مي كنند كه پروفيباس – DP چگونه بايد در كاربرد مورد نظراستفاده شود .

پروفايل پروفيباس – DP كه در ادامه خواهد آمد در برد فيلد باس پروفي باس وكن CX و NX بكار رفته شده است.

7-2- پروفايل درايو هاي تنظيم سرعت (PROFIDRIVE) ( ورژن072/3)

توليد كنندگان پيشرو در فن آوري درايو پروفايل ويژه اي تحت عنوان پروفي درايو (Profidrive) براي كار با Profibus تعريف كرده اند. پروفايل مذكور نحوه تعيين (تعريف) پارامترها و انتقال ست پوينتها و مقادير واقعي نظير مقادير جريان و ولتاژ را مشخص مي سازد . بدين ترتيب ميتوان درايوهاي مختلف از سازنده هاي متفاوت را بسهولت در كنار هم بكار گرفت .پروفايل مذكور مشخصات لازم براي كنترل سرعت و موقعيت را داراست . پروفي درايو تابعهاي اصلي درايو را طوري تعريف مي كند كه فضاي كافي براي كاربرد خاص و تعميم بيشتر آن در دسترس باشد. پروفايل تعاريف خود را در حوزه هاي پروفيباس FMS و DP تعميم مي دهد.

8- رابط پروفي باس - Vacon NX

خصوصيات رابط پروفي باس - Vacon NX :

- كنترل مستقيم Vacon NX (مثلا استارت/استپ- جهت چرخش موتور– سرعت مرجع – ريست خطا Fault reset) )

- دسترسي كامل به تمام پارامترهاي Vacon NX

- مانيتور كردن وضعيت درايو Vacon NX (بعنوان مثال : فركانس خروجي ، جريان خروجي ، كد خطا)

 

8-1 مفهوم كلي

كانورترهاي فركانس Vacon NX را مي توان بوسيله پروفي باس DP وبا استفاده از انواعPPO كه در پروفي درايو تعريف شده اند، كنترل كرد .

هر وقت فيلد باس بعنوان مكان كنترل فعال (Active Control Place) كانورتر فركانس انتخاب شود ، عملكرد كانورتر فركانس از پرفي باس Master Bus قابل كنترل است . به هر حال صرفنظر از اينكه مكان كنترل فعال فيلد باس باشد يا نباشد، امكان مونيتور شدن كنورتور فركانس وجود داشته و پارامترهايش هم بوسيله پروفي باس Master DP قابل تنظيم خواهد بود .

8-2 PPO Type

PPO (Parameter / Proces data Object) شيء هاي ارتباطي پروفي باس DP هستند.

PPO هاي كنورتورهاي فركانس وكن سريNX شامل موارد زير ميشود:

فيلد پارامتر فيلد پروسس ديتا

ID IND مقدار CW REF PD1 PD2 PD3 PD4 PD5 PD6 PD7 PD8 SW ACT PD1 PD2 PD3 PD4 PD5 PD6 PD7 PD8

PPO1

 

PPO2

 

PPO3

 

PPO4

 

PPO5

 

راهنما:

بايت

نوع و تعداد پارامتر ID

زير شاخص پارامتر IND

مقدار پارامتر VALUE

كلمه كنترلي CW

كلمه وضعيت SW

مقدار مرجع 1 REF

مقدار واقعي 1 ACT

پروسس ديتا PD

8-3 كلمه كنترلي- Control Word

بكمك كلمه كنترلي فرمانهاي استارت / استپ مي تواند در اختيار ديوايس قرار گيرد . همچنين از وقوع خطا نيز مي توان اطلاع حاصل كرد .

8-4 كلمه وضعيت- Status Word

اطلاعات مربوط به وضعيت (status) ديوايس و پيغامها در status word مشخص شده است .

8-5 فايلهالي بانك اطلاعاتي ديوايس (GSD File)

فايلهالي بانك اطلاعاتي ديوايس (GSD File) پيكر بندي مستقل (open Configuration) را ممكن مي سازد. ديوايس هاي پروفي باس ويژگيهاي عملكردي متفاوتي دارند . اين تفاوتها ميتوانند شامل تفاوت در نوع توابع (Functionality) (بعنوان مثال تعداد سيگنالهاي ورودي خروجي – پيغامهاي تشخيص (Diagnostic) )و يا تفاوت در پارامترهاي موجود باس از قبيل سرعت انتقال داده ((Baud Rate و زمان مونيتور كردن ، باشند .

اين پارامتــــــرها بسته به اينكه ديوايس چيست و يا سازنده آن كدام است ميتوانند متفاوت باشند. و معمولا در راهنماي فني ديوايس توضيح داده مي شوند. ويژگيهاي هر ديوايس و همينطور نام سازنده آن در يك فايل ديتا بيس ثبت ميشود، كه به آن GSD File ميگويند. اين فايل امكان شناسائي خودكار ديوايس توسط پروفيباس را فراهم مي آورد. يا بعبارت ديگر ديوايس در محيط پروفيباس با كمك اين فايل خاصيت Plug & Play پيدا ميكند. اطلاعـــــاتي كه با شكل استاندارد در فايل GSD وجود دارد امكان ارتباط باز (Open Communication) تا سطح كنترل توسط اپراتور را مهيا ميسازد. با استفاده از ابزار پيكر بندي (Configuration Tools) بر اساس فايلهاي GSD ، استفاده از ديوايسهاي سازنده هاي مختلف در يك سيستم با باس يكپارچه را عملي و ساده مي كند . فايل بانك اطلاعاتي ديوايس شامل سه قسمت مي شود :

8-5-1 - مشخصات كلي

اين بخش شامل نام و سازنده ديوايس ، ورژن سخت افزار و نرم افزار ، Baud Rate هاي پشتيباني شده ، بازه هاي زماني ممكن براي زمانهاي مونيتور كردن و نامگذاري سيگنالهاي كانكتورهاي باس ميشود.

8-5-2 مشخصات مرتبط به DP Master

اين بخش شامل تمام پارامترهايي مي شوند كه تنها به ديوايسهاي DP Master اعمال مي شوند ( براي مثال تعداد ماكزيمم Slaveهايي كه مي توانند وصل شوند يا ويژگيهاي Upload يا (Download . اين بخش براي ديوايسهاي Slave وجود ندارد.

8-5-3 مشخصات مرتبط به DP Slave

اين بخش شامل تمام مشخصات مربوط به Slaveها (براي مثال تعداد و نوع كانالهاي I/O ، مشخصات آزمايشهاي تشخيص و اطلاعات مربوط به سازگاري داده هاي I/O) ميشود. در هر بخش پارامترها بوسيله (Key Word) مجزا مي شوند . پارامتـرها ثابت (براي مثال نام سازنده) از پارامترهاي گزينشي (مثل Sync_Mode_Supported) متمايــــــــز مي شوند . تعيين گروههاي پارامترها ، انتخاب گزينه ها را ممكن مي سازد. بعلاوه فايلهاي Bitmap مي توانند با سمبولهاي (symbol) ديوايسها ، لينك شوند.

فرمت GDS براي انعطاف پذير بودن طراحي شده است . اين هم شامل ليستها (مثل Baud Rateهاي پشتيباني شده توسط ديوايس) و هم شامل فضاي توصيف ماجولها در ديوايسهاي ماجولار مي شود . متن قابل رويت (Plain Text) نيز مي تواند براي پيغامهاي تشخيصي (Diagnostic) مورد استفاده قرار گيرد.

9- معرفي درايوهاي Vacon بعنوان نمونه اي از درايوهاي مجهز به فيلد باس

كنورترهاي فركانسي وكن مي‌توانند با تمام سيستمهاي فيلدباس رايج ارتباط برقرار كنند.

يكي از آخرين دستاوردها در زمينه اتوماسيون صنعتي، تكنولوژي فيلدباس fieldbus مي‌باشد. اين تكنولوژي امكانات زيادي براي ارتباط و كنترل كنورترهاي فركانسي، فراهم مي آورد. فرامين كنترلي كنورتر از طريق باس bus ارسال شده و وضعيت كنورتر در هر لحظه نمايش داده مي‌شود. همچنين با استفاده از فيلدباس مي‌توان پارامترهاي دستگاه را تنظيم كرده و يا آنها را خواند. فيلد باس يك اصطلاح عام براي توصيف شبكه هاي ارتباطي ديجيتال جديد در صنايع ميباشد كه جايگزين سيگنالهاي 4-20ma ويا 24V آنالوگ در سيستمهاي اتوماسيون ميگردد. در اين شبكه هاي ديجيتال انتقال اطلاعات دو جهته بوده و اطلاعات بصورت سريال منتقل ميگردد. مي توان تجهيزات مختلفي از قبيل كنترلرها، مبدلها، اكچويترها، سنسورها ونظير آنها را به شبكه متصل نمود. نصب تجهيزات در اين شبكه از هزينه پايينتري نسبت به روشهاي ديگر برخوردار مي باشد. هر وسيله داراي فانكشنهاي ساده اي جهت تشخيص عيب ، كنترل و نگهداري خود ميباشد. با اين تجهيزات مهندسين نه تنها امكان ايجاد ارتباط با وسايل فيلد باس خود را دارند بلكه قادر به ايجاد ارتباط با ساير شبكه ها نيز ميباشند. قابليتهاي بالاي فيلدباس باعث شده كه سيستمهاي كنترل متمركز جايگزين سيستمهاي گسترده كنترل شده و با توجه به جايگزين شدن اين تكنولوژي بجاي سيستمهاي4-20 mA موجود ويژگي ارسال و دريافت اطلاعات بصورت ديجيتال باعث ارتقا كيفيت ارتباط شده است. استفاده از سيستم فيلدباس باعث كاهش هزينه‌ها و افزايش راندمان ميگردد. يك ويژگي مهم اين شبكه‌ها استفاده از تنها يك زوج سيم تابيده جهت اتصال تجهيزات كنترلي به آن ميباشد. درصورتيكه در سيستمهاي آنالوگ هر ديوايس بايد با سيمهاي مجزا به مركز كنترل مرتبط گردد.

كنورترهاي وكن طوري طراحي شده‌اند كه بتوانند با سيستمهاي فيلدباس رايج كار نمايند. اين سيستمها شامل موارد زير ميشوند:

Interbus-S

Modbus

DeviceNet

LonWorks

Profibus-DP

وكن براي هر يك از اين سيستمها كارتهايي توليد كرده كه به دستگاههاي كنورتر فركانس وصل مي‌شوند. ساختار عالي و امكانات فراوان پروفي‌باس DP باعث شده كه اين سيستم فيلدباس در اروپا رواج پيدا كند و مي‌رود كه به سرعت در آمريكا نيز مورد پذيرش قرار گيرد. پروفي‌باس Profibus (Process Field Bus) يك پروتكل با ارتباطات آزاد مي‌باشد كه بر اساس استاندارد EN 50 170 (استاندارد CENELEC ) پايه ريزي شده است، كه براي استفاده در رنج وسيعي از كاربردها در توليد، پردازش و اتوماسيون مناسب مي‌باشد. پروفي‌باس باعث مي‌شود كه كامپيوترها بتوانند با دستگاههاي مختلف كه توسط سازندگان مختلف توليد مي‌شود بدون نياز به هيچگونه واسطه‌اي ارتباط برقرار كنند. پروفي‌باس در هر دو مورد: انتقال اطلاعات در سرعت بالا با محدوديت زماني و عملياتهاي ارتباطي بسيار پيچيده استفاده مي‌شود.

پروفي‌باس بصورت مستر (Master) و اسليو (Slave) كار مي‌كند. دستگاههاي مستر و اسليو توسط پروفي‌باس تشخيص داده مي‌شود. انتقال اطلاعات بين اين دستگاهها با ورود و خروج اطلاعات در فيلد جايگزين مي‌شود. مستر در ديتاي خروجي اسليوها مي‌نويسد و اسليو با ارسال محتويات اطلاعات ورودي خود به مستر پاسخ مي‌دهد. مستر و تمام اسليوها تنها از طريق دو سيم به هم وصل هستند و اسليوها تشخيص مي‌دهند كه دستور ارسالي از مستر براي كدام يك از آنها مي‌باشد.

 

 

واسط پروفي‌باس DP وكن سري NX و CX درايوي با كارايي بالا مي‌سازد

پروفي‌باس شامل سه ورژن سازگار با هم مي‌باشد. Profibus DP ، Profibus PA و Profibus FMS .

كنورترهاي فركانسي وكن مي‌توانند با استفاده از كارتهاي فيلدباس زير به پروفي‌باس DP متصل مي‌شوند: كارت وكن CX202OPT براي دستگاههاي سري CX و CXL و كارت CX210OPT براي دستگاههاي مدل CXS .

كارت CX202OPT شامل 4 ورودي ديجيتال (سيگنالهاي استاندارد)، 4 خروجي ديجيتال (2 سيگنال استاندارد)، يك خروجي رله (سيگنال استاندارد)، ورودي ترميستور(كه مي‌تواند مستقيماً به ترميستور موتور وصل شود، براي حفاظت اضافه دما) و يك ورودي انكودر مي‌باشد.

در مدلهاي CX و CXL كارت CX202OPT در داخل كنورتر فركانسي نصب مي‌شود. در حاليكه در مدلهاي CXS يك جعبه جداگانه براي نصب كارت لازم است. كارت CX210OPT يك كارت واسط پروفي‌باس ساده‌تر ‌است كه مي‌تواند داخل دستگاه نصب ‌شود. كنورترهاي فركانسي جديد وكن مدل NX با استفاده از كارتهاي NXOPTC3 (با كانكتور باس 5 پين) يا NXOPTC5 (با كانكتور D9) به پروفي‌باس DP وصل مي‌شوند. كارتهاي پروفي‌باس DP براي مدلهاي NX در داخل دستگاه كنورتر فركانس نصب مي‌شوند.

واسط پروفي‌باس DP وكن سري CX همانند سري NX از پروفايل PROFIDRIVE استفاده مي‌كند. كه مشخص مي‌نمايد چطور پارامترهاي درايو بايد تنظيم شود و چطور ست پوينت (set point) و مقادير واقعي ((actual value به درايو انتقال مي‌يابند. پروفايل Profidrive توسط توليد‌كنندگان پيشرو تكنولوژي درايو تعريف شده است.

 

نمونه اي از يك سيستم پروفيباس شامل PLC درايوهاي وكن و ساير ديوايسها

 

 

 

ورژن DP پروفي‌باس وكن اختصاصاً براي ارتباط بين سيستمهاي كنترل اتوماسيون و ورودي-خروجيهاي (I/O) توزيع شده در سطح ديوايس(Device level) طراحي شده است. دستگاههاي NX و CX وكن مي‌توانند با سيستم مستر پروفي‌باس DP و با استفاده از سيستم PPO (Parameter/Process Data Object) كنترل شوند كه در Profidrive تعريف شده‌اند.

پروفي‌باس DP براي مدلهاي CX و NX مي‌توانند براي كنترل مستقيم درايو استفاده شوند (بطور مثال براي Run ، Stop تعيين جهت چرخش موتور، تنظيم سرعت و ريست كردن فالتها). دسترسي كامل به تمام پارامترهاي NX و CX و نشان‌دادن وضعيت درايو (بطور مثال: فركانس خروجي، جريان خروجي، كد فالتها و …) امكان‌پذير است.

هنگاميكه فيلدباس به عنوان سيستم كنترل‌كننده درايو فعال است، عمليات كنترلي درايو از طريق پروفي‌باس DP مستر انجام مي‌شود. حتي اگر سيستم كنترلي فعال، فيلدباس نباشد، تنظيم پارامترهاي درايو و نيز نشان‌دادن وضعيت درايو توسط پروفي‌باس DP مستر مي‌تواند انجام شود. سرعت انتقال ديتا ((Baudrate سيستم تا 12 Mbaud قابل افزايش است.

پروفي‌باس DP بعلاوه مزاياي محصول وكن منجر به بهتر شدن كيفيت كنترل ميگردد

امروزه گرايش به استفاده از پروفي‌باس در سيستمهايي است كه شامل تعداد زيادي ديوايس تحت كنترل و نمايش مي‌باشد. در يكي از بزرگترين كارخانه‌هاي چوب بري فنلاند Luvian Saha Oy پروفي‌باس DP براي كنترل 42 دستگاه وكن در رنجهاي 5.5-160 KW و با دو خط پردازش استفاده مي‌شود. يك فيلد‌باس پروفي‌باس، 26 دستگاه وكن را به هم وصل مي‌كند كه اينها موتورهايي را كنترل مي‌كنند كه تسمه نقاله‌ها و اره‌ها را به حركت در مي‌آورند. فيلدباس ديگر 16 دستگاه وكن را به هم وصل مي‌كند كه براي كنترل دسته‌بندي محصول توليدي بكار گرفته شده است.

با استفاده از پروفي‌باس ميزان سيم‌كشي و تعداد اتصالات بسيار كاهش مي‌يابد. فاصله زياد بين دستگاهها و اتاقهاي كنترل باعث افزايش هزينه كابل‌كشي مي‌شود. اما با استفاده از پروفي‌باس كابل‌كشي با ساده‌ترين و اقتصادي ترين راه ممكن انجام ميگيرد. علاوه بر اين پروفي‌باس هزينه نصب و تعميرات را نيز كاهش مي‌دهد و باعث مي‌شود كه سيستم در برابر خرابي بسيار ايمن شود. در قسمت برش(اره) درايو هاي وكن با كنترل سرعت يكنواخت و پيوسته باعث بهبود كيفيت و افزايش توليد مي‌گردد.

استفاده از كنورتر فركانسي مزاياي بسياري دارد. از جمله باعث كاهش فشار بر ماشين‌آلات در طي مرحله راه‌اندازي و توقف و نيز كاهش فشار وارد بر شبكه برق در مقايسه با راه‌اندازي مستقيم موتور مي‌شود. علاوه بر اين استفاده از كنترلر سرعت باعث صرفه‌جويي قابل ملاحظه‌اي در مصرف انرژي برق مي‌شود. كنورترهاي فركانسي قابل اطمينان در يك زمان كوتاهي هزينه خودشان را با بهبود روشهاي كنترل و صرفه‌جويي در مصرف انرژي جبران مي‌نمايند.

درايوهاي وكن بسيار مطمئن و با دوام مي‌باشند. به هر حال خدمات پس از فروش وكن در خدمت مصرف‌كنندگان دستگاههاي وكن مي‌باشد. اين خدمات هم اينك در ايران توسط شركت پرتوصنعت ارائه ميگردد.

 

تمام اين مزايا و نيز تجربيات مثبت قبلي آنها از وكن، دليلي است كه چرا امروزه درايوهاي وكن با سرعت در سراسر جهان توسط كارخانجات صنعتي انتخاب و بكار گرفته ميشوند.

نيروگاه شهر Oulu (Oulu City Energy Plant) تركيبي از دستگاههاي وكن بعلاوه پروفي‌باس DP را انتخاب كرده است. در نيروگاه بزرگترين شهر شمالي فنلاند قسمت پمپهاي حرارتي توسط 4 عدد دستگاه وكن و بوسيله پروفي‌باس DP كنترل مي‌شود. وقتي دماي بيرون تغيير مي‌كند، چهار دستگاه وكن پمپها را بصورتي كنترل مي‌نمايند كه اختلاف فشار در بخش شبكه حرارتي در شرايط تغييرات شديد، تصحيح شود. در اين نوع كاربرد، چيزي كه اهميت دارد اين است كه اطلاعات (data) بصورت قابل اطميناني از كنورتر فركانس به سيستم و برعكس انتقال يابد. پرسنل نيروگاه برق شهر Oulu به اين نتيجه رسيده‌اند كه كنترل دستگاههاي وكن بسيار ساده است و از پانل كنترل آن بخاطر ساختار منويي و الفبايي‌اش و نيز كاربري بالايش بسيار راضي هستند .

وكن ؛ يك درايو عالي

وكن پيش‌قدم در تكنولوژي كنورترهاي فركانسي سري NX بر اساس ساختار نرم‌افزاري و سخت‌افزاري سامان‌يافته‌اي است كه باعث مي‌شود بتوان آن را بصورت سفارشي و قابل نصب در هر ماشين يا سيستمي قرار دارد. جهت‌گيري به سمت خواسته‌هاي مشتري نقطه آغازي مي‌باشد در افزايش قدرت و تثبيت موقعيت وكن به عنوان يك توليد كننده درايوهاي حرفه اي .

10- نتيجه گيري

فيلد باس قابل پياده سازي شدن بر روي تاسيسات جديد و همچنين بر روي تاسيسات موجود است كه در آنها باعث افزايش كيفيت و كميت محصولات مي گردد. با پياده سازي يك سيستم فيلد باس امروزه ، ارگانها قادر خواهند بود جايگاه خود را در رقابت امروزه و چه در آينده بهبود ببخشند . درايوها امروزه نقش غير قابل انكاري در خطوط توليد اتوماتيك دارند. درايوها به اين نوع خطوط انعطاف ميدهند . همينطور آنها قادرند در صرفه جوئي انرژي نقش مؤثري بازي كنند. درايوهاي پيشرفته از جمله درايوهاي وكن فيلدباسهاي متداول دنيا را پشتيباني ميكنند.

[sdaghestani 10]

با سلام مقاله به زبان انگلیسی با ترجمه یا بدون ترجمه در باره پروفی باس موجود هست

با تشکر