شبكه Profibus

[Mehdi.Aref 26,774]

پروتكل Profibus در سه بخش PA ، DP و FMS براي دستيابي و غلبه بر نيازهايكنترل صنعتي توسط چند شركت آلماني و از جمله زيمنس معرفي و پشتيباني ميشوند و مجموعه اي از نيازمنديها را بطور جامع پوشش مي دهند در حالي كهپروتكل قديمي MODBUS اساسا براي انتقال از يك Master به تعدادي Slave وبالعكس بر روي خط RS232 طراحي شده است . اين پروتكل براي انجام كارهايشبكه اي كفايت نمي كند اما به لحاظ سادگي مورد استفاده زيادي در صنعتداشته است و حتي در سطح كنترل فرآيند ها به كار برده شده است . پروتكل CANاصولا براي انتقال حجم بسيار كم اطلاعات (8 بايت ) بطور وسيع طراحي شده وابتدا براي ارتباط سنسورها در داخل خودروها به كار گرفته شد . بعدها بهعنوان يك Fieldbus وارد اتوماسيون صنعتي شد اما به دليل اينكه نحوه آدرسدهي ، لايه هاي بالاتر ISO در آن تعريف نشده است معيار دوم را دارا نيست ولذا براي رفع مشكلات آن پروتكل هاي جديدي مانند CAN Open ، Net Device وCan Sos توسط سازندگان به آن اضافه شده است كه مشتقات زيادي دارند . اينپروتكل ها توسط سازندگان آمريكايي به كار گرفته شده اند و نسبتا قديمي تراز Profibus مي باشند و از طرفي داراي سرعت انتقال 1Mb/s مي باشند كه نسبتبه Profibus در حدود 12 برابر كمتر مي باشد . همچنين Foundation Fieldbusدر تلاش براي يكسان سازي پروتكل هاي ارتباطي در سطح سنسورها و عمل كنندهها در فرآيندها و نه در سطح خطوط و سلول هايي كه نياز به سرعت ارتباطيزياد دارند باز هم توسط سازندگان آمريكايي مطرح و مقبوليت يافته است كهالبته در مواردي كه به كار برده شده است به دليل نياز به سرعت پاسخ كم درسطح فرآيند ، سرعتي حدود 31.25Kb/s اين باس كفايت مي كند . در جمع آوريورودي ها و خروجي هاي سريع تر اين استاندارد پاسخگو نمي باشد .

براي معرفي پروتكل Profibus بايد گفت كه اين Fieldbus بر پايه استانداردEN50170 و EN50234 بوده و در حال حاضر مطرح ترين باس در سطح اروپا مي باشدو در سطح بين المللي نيز مقبوليت كامل دارد و در حال حاضر تقريبا تمامسازندگان مطرح سيستم هاي اتوماسيون براي Profibus اينترفيس ارائه مي دهند .

اين پروتكل در 3 بخش زير تدوين شده است :

 

1- Profibus DP :

اين پروتكل براي انتقال سريع اطلاعات در سطح Device ها بوده و در اينجاكنترلر مركزي با ورودي ها و خروجي هاي گسترده شده در تمام سايت تماس ميگيرد و اطلاهات لازم را تا 12Mb/s بر روي خط RS485 با فيبر نوري مبادله ميكند و در مواردي كه "زمان پاسخ" كم و در حدود 10Ms مورد نياز است استفادهمي شود . براي اينكه كنترلر مركزي جوابگوي سرعت هاي مورد نياز در سطح شبكهصنعتي باشد لازم است زمان پاسخ PLC كم و در حدود چند 10Ms باشد . لذاتبادل اطلاعات PLC با ورودي و خروجي هاي گسترده شده عموما به صورت دوره ايانجام مي گيرد بطوريكه مثلا اگر 16 ايستگاه ورودي و خروجي ، هر يك با 2بايت ورودي و خروجي به PLC متصل باشند زمان پاسخ شبكه براي به روز كردناطلاعات در سرعت 12Mb/s تنها حدود 1Ms مي باشد در صورتيكه همين تعدادايستگاه در پروتكل Profibus PA يا Foundation Fieldbus نياز به حدود 300Msبراي به روز كردن اطلاعات دارد . در اين پروتكل امكان به روز كردن اطلاعاتبه صورت Acyclic هم وجود دارد .

 

2-Profibus PA :

اين شاخه از پروتكل خصوصا براي اتوماسيون در سطح فرآيند كه عموما داريزمان پاسخ زياد و سرعت كم است به كار گرفته مي شود و شبكه اي از كنترلر ووسايل جانبي از قبيل سنسورهاي حرارت ، فشار و عمل كننده ها از قبيل شيرهاو ... را در بر مي گيرد . اين شبكه جايگزين كاربري سنتي سيگنال هاي 4-20maمي باشد و باعث كاهش قيمت در حدود 10% در هنگام طراحي و اتوماسيون يكفرآيند جديد مي باشد . در اين شبكه ولتاژهاي تغذيه همراه با سيگنال در يكخط دو سيمه با فركانس 31.25Kb/s انتقال مي يابد. اين بخش از پروتكل كلاشبيه عملكرد Foundation Fiedl Bus مي باشد .

3-Profibus FMS :

اين شاخه از پروتكل براي پوشش نيازمنديهاي ارتباطي پيچيده تر بينكنترلرهاي اصلي يا كنترل كننده هاي PC ها ، نمايشگرهاي سطوح بالاتر است .اين ارتباط بر اساس تبادل پيامManage system, بين دو دستگاه است و به صورتMultimaster طراحي شده است . هر ايستگاه مي تواند راسا گذرگاه را دراختيار بگيرد و پيام هاي خود را به ايستگاه مقابل بفرستد . اين پيام ها درObject تبلور پيدا مي كند كه يك متغير مجازي در سطح شبكه است . در پروتكلFMS ، كاربر قادر است كه محل هاي مختلف حافظه را به عنوانObject هاي شبكهتعريف كند بطوريكه دريافت و ارسال اطلاعات با استفاده از اين Object هاصورت گيرد . در ارتباط FMS هر يك از دو ايستگاه يكي از حالات زير را داراهستند:

1- يك ايستگاه خواستار دسترسي به Object هاي ايستگاه ديگر است كه در اين صورت ايستگاه به صورت در خواستگر عمل مي كند .

2- يك ايستگاه به صورت پاسخگو عمل كرده و جوابگوي خواسته هاي ايستگاهدرخواستگر است . سرويس هاي متنوع FMS شامل خواندن ، نوشتن ، انتشار پيام ،اعلام وضعيت و ... مي باشد .

 

مقاله ای با عنوان ﺑﺮرﺳﻲ ﻳﻚ ﭘﺮوژه ﻋﻤﻠﻲ ﺷﺒﻜﻪ Profibus ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از Remote I/O

[Mehdi.Aref 26,774]

پروتكل Profibus در سه بخش PA ، DP و FMS براي دستيابي و غلبه بر نيازهايكنترل صنعتي توسط چند شركت آلماني و از جمله زيمنس معرفي و پشتيباني ميشوند و مجموعه اي از نيازمنديها را بطور جامع پوشش مي دهند در حالي كهپروتكل قديمي MODBUS اساسا براي انتقال از يك Master به تعدادي Slave وبالعكس بر روي خط RS232 طراحي شده است . اين پروتكل براي انجام كارهايشبكه اي كفايت نمي كند اما به لحاظ سادگي مورد استفاده زيادي در صنعتداشته است و حتي در سطح كنترل فرآيند ها به كار برده شده است . پروتكل CANاصولا براي انتقال حجم بسيار كم اطلاعات (8 بايت ) بطور وسيع طراحي شده وابتدا براي ارتباط سنسورها در داخل خودروها به كار گرفته شد . بعدها بهعنوان يك Fieldbus وارد اتوماسيون صنعتي شد اما به دليل اينكه نحوه آدرسدهي ، لايه هاي بالاتر ISO در آن تعريف نشده است معيار دوم را دارا نيست ولذا براي رفع مشكلات آن پروتكل هاي جديدي مانند CAN Open ، Net Device وCan Sos توسط سازندگان به آن اضافه شده است كه مشتقات زيادي دارند . اينپروتكل ها توسط سازندگان آمريكايي به كار گرفته شده اند و نسبتا قديمي تراز Profibus مي باشند و از طرفي داراي سرعت انتقال 1Mb/s مي باشند كه نسبتبه Profibus در حدود 12 برابر كمتر مي باشد . همچنين Foundation Fieldbusدر تلاش براي يكسان سازي پروتكل هاي ارتباطي در سطح سنسورها و عمل كنندهها در فرآيندها و نه در سطح خطوط و سلول هايي كه نياز به سرعت ارتباطيزياد دارند باز هم توسط سازندگان آمريكايي مطرح و مقبوليت يافته است كهالبته در مواردي كه به كار برده شده است به دليل نياز به سرعت پاسخ كم درسطح فرآيند ، سرعتي حدود 31.25Kb/s اين باس كفايت مي كند . در جمع آوريورودي ها و خروجي هاي سريع تر اين استاندارد پاسخگو نمي باشد .

براي معرفي پروتكل Profibus بايد گفت كه اين Fieldbus بر پايه استانداردEN50170 و EN50234 بوده و در حال حاضر مطرح ترين باس در سطح اروپا مي باشدو در سطح بين المللي نيز مقبوليت كامل دارد و در حال حاضر تقريبا تمامسازندگان مطرح سيستم هاي اتوماسيون براي Profibus اينترفيس ارائه مي دهند .

اين پروتكل در 3 بخش زير تدوين شده است :

 

1- Profibus DP :

اين پروتكل براي انتقال سريع اطلاعات در سطح Device ها بوده و در اينجاكنترلر مركزي با ورودي ها و خروجي هاي گسترده شده در تمام سايت تماس ميگيرد و اطلاهات لازم را تا 12Mb/s بر روي خط RS485 با فيبر نوري مبادله ميكند و در مواردي كه "زمان پاسخ" كم و در حدود 10Ms مورد نياز است استفادهمي شود . براي اينكه كنترلر مركزي جوابگوي سرعت هاي مورد نياز در سطح شبكهصنعتي باشد لازم است زمان پاسخ PLC كم و در حدود چند 10Ms باشد . لذاتبادل اطلاعات PLC با ورودي و خروجي هاي گسترده شده عموما به صورت دوره ايانجام مي گيرد بطوريكه مثلا اگر 16 ايستگاه ورودي و خروجي ، هر يك با 2بايت ورودي و خروجي به PLC متصل باشند زمان پاسخ شبكه براي به روز كردناطلاعات در سرعت 12Mb/s تنها حدود 1Ms مي باشد در صورتيكه همين تعدادايستگاه در پروتكل Profibus PA يا Foundation Fieldbus نياز به حدود 300Msبراي به روز كردن اطلاعات دارد . در اين پروتكل امكان به روز كردن اطلاعاتبه صورت Acyclic هم وجود دارد .

 

2-Profibus PA :

اين شاخه از پروتكل خصوصا براي اتوماسيون در سطح فرآيند كه عموما داريزمان پاسخ زياد و سرعت كم است به كار گرفته مي شود و شبكه اي از كنترلر ووسايل جانبي از قبيل سنسورهاي حرارت ، فشار و عمل كننده ها از قبيل شيرهاو ... را در بر مي گيرد . اين شبكه جايگزين كاربري سنتي سيگنال هاي 4-20maمي باشد و باعث كاهش قيمت در حدود 10% در هنگام طراحي و اتوماسيون يكفرآيند جديد مي باشد . در اين شبكه ولتاژهاي تغذيه همراه با سيگنال در يكخط دو سيمه با فركانس 31.25Kb/s انتقال مي يابد. اين بخش از پروتكل كلاشبيه عملكرد Foundation Fiedl Bus مي باشد .

3-Profibus FMS :

اين شاخه از پروتكل براي پوشش نيازمنديهاي ارتباطي پيچيده تر بينكنترلرهاي اصلي يا كنترل كننده هاي PC ها ، نمايشگرهاي سطوح بالاتر است .اين ارتباط بر اساس تبادل پيامManage system, بين دو دستگاه است و به صورتMultimaster طراحي شده است . هر ايستگاه مي تواند راسا گذرگاه را دراختيار بگيرد و پيام هاي خود را به ايستگاه مقابل بفرستد . اين پيام ها درObject تبلور پيدا مي كند كه يك متغير مجازي در سطح شبكه است . در پروتكلFMS ، كاربر قادر است كه محل هاي مختلف حافظه را به عنوانObject هاي شبكهتعريف كند بطوريكه دريافت و ارسال اطلاعات با استفاده از اين Object هاصورت گيرد . در ارتباط FMS هر يك از دو ايستگاه يكي از حالات زير را داراهستند:

1- يك ايستگاه خواستار دسترسي به Object هاي ايستگاه ديگر است كه در اين صورت ايستگاه به صورت در خواستگر عمل مي كند .

2- يك ايستگاه به صورت پاسخگو عمل كرده و جوابگوي خواسته هاي ايستگاهدرخواستگر است . سرويس هاي متنوع FMS شامل خواندن ، نوشتن ، انتشار پيام ،اعلام وضعيت و ... مي باشد .

 

مقاله ای با عنوان ﺑﺮرﺳﻲ ﻳﻚ ﭘﺮوژه ﻋﻤﻠﻲ ﺷﺒﻜﻪ Profibus ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از Remote I/O