ایده این مقاله، ارائه اطلاعات لازم در مورد شبکه‌های PROFIBUS است. ما در مورد انواع PROFIBUS، نحوه عملکرد آنها، تفاوت PROFIBUS و PROFINET و چگونگی اعمال IIoT در PROFIBUS صحبت خواهیم کرد. پس از خواندن مطالب، آماده بهبود شبکه خود خواهید بود. اما حتی اگر از این شبکه (PROFIBUS) استفاده نمی‌کنید، تمام اطلاعات ضروری به منظور برنامه‌ریزی برای پیاده سازی در کارخانه خود را در اختیار خواهید داشت. همچنین ضرورت دارد که بگوییم جامعه کاربران PROFIBUS هر روزه در حال افزایش است. آماده‌اید؟ بیایید نگاهی دقیق‌تر به این پروتکل بیندازیم و نحوه استفاده از آن را در کنار سرویس‌های IIoT به منظور دریافت بهترین عملکرد از دستگاه‌ها و شبکه میدانی خود بیاموزیم.
PROFIBUS چیست؟
PROFIBUS یک شبکه دیجیتالی است که وظیفه برقراری ارتباط بین سنسورهای میدانی و سیستم کنترلی یا کنترلگرها را بر عهده دارد. ایده اولیه این بود که PROFIBUS در صنایع اتوماسیونِ کارخانه، سپس صنایع فرآوری، تولید و غیره پیاده‌سازی شود. در همان ابتدا، توسعه داده شد که پروتکل پیچیده‌ای بود و امروزه دیگر مورد استفاده قرار نمی‌گیرد. پس از آن، روی ایجاد پروتکل PROFIBUS DP کار کردند و در سال 1998، راه‌اندازی شد. امروزه وقتی درباره PROFIBUS صحبت می‌کنیم، و PROFIBUS AP را در نظر گرفته‌ایم. علاوه بر آن، PROFINET مبتنی بر ارتباطات اترنت توسعه یافت و در بسیاری از زمینه‌ها و برنامه‌های مختلف پیاده‌سازی شد.
انواع PROFIBUS کدامند؟
پیشنهاد می شود پیش از خواندن این قسمت ابتدا کلیپ زیر را مشاهده کنید:
همانطور که قبلاً اشاره کردیم، PROFIBUS DP و PROFIBUS AP را در بازار پیدا خواهید کرد. بنابراین، بیایید نگاه کنیم PROFIBUS DP و AP چگونه کار می‌کنند و در کدام برنامه‌ها بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند.
PROFIBUS DP چیست؟
شبکه PROFIBUS DP به عنوان یک راه‌حل سریع بر اساس و توسعه یافت. لازم نیست لایه فیزیکی حتما مسی باشد، می‌توانید از شبکه بی‌سیم یا فیبر نوری استفاده کنید. PROFIBUS DP مخفف کلمه Decentralized Periphery است. این نام به اتصالات ورودی/خروجی اشاره دارد که از ارتباطات سریال کاملا غیر متمرکز با سرعت بالا، برای اتصال به کنترلر مرکزی استفاده می‌کند. شبکه PROFIBUS DP یک شبکه با چند دستگاه master است.
دو کلاس master وجود دارد. Master Class 01 اطلاعات چرخه‌ای را برای کنترل فرآیند ارسال می‌کند. Master Class 02 (اختیاری) اطلاعات غیر چرخه‌ای را منتقل می‌کند و برای تشخیص، زنگ هشدار و پیکربندی دستگاه از آن استفاده می‌شود.
با نگاهی به سرعت، این شبکه با سرعت 9.6 کیلوبیت بر ثانیه تا 12 مگابیت بر ثانیه، در سیستمی با 100 تا 1000 master کار می‌کند. نکته آخر اینکه شبکه‌های DP می‌توانند مشخصات داشته باشند و می‌توانند در برنامه‌های ایمنی استفاده شوند.
PROFIBUS PA چیست؟
در ابتدا، پروتکل PROFIBUS AP به عنوان کامل کننده ارتباط HART توسعه داده شد. این برنامه به کاربردهای میدانی جایی که ارتباط بین ابزار اندازه‌گیری و سیستم کنترلی مورد نیاز است اختصاص داده شده است. ساختار شبکه فیزیکی آن با IEC-61158-2 مطابقت دارد و سرعت داده در شبکه 31.25 kbit/s است.
دستگاه‌های PROFIBUS AP مستقیماً به کنترلر متصل نیستند. این دستگاه‌ها، در شبکه PROFIBUS DP سریعتری قرار دارند و از طریق یک کوپلر یا رابط به کنترلر می‌رسند. کوپلر به عنوان یک رابط شبکه عمل می‌کند و توان باس را تامین می‌کند. نکته جالب در مورد شبکه‌های AP این است که می‌توان آنها را ذاتا ایمن طراحی کرد. به این معنی که ابزارهای متصل به آنها می‌توانند در مناطق خطرناک کار کنند.
PROFINET چیست؟
قبل از آغاز، لازم است بگویم که در مورد PROFINET به شکل عمقی بحث نخواهیم کرد. با این که توسط گروه هدف PROFIBUS نیز تعمیر و نگهداری می شوند، اما پروتکلی متفاوت است. بیایید فقط به موارد ضروری نگاه کنیم. می‌شود گفت PROFINET، تکامل یافته پروتکل PROFIBUS دانست. امروزه در صنعت، کاربران دوست دارند از پروتکل‌های مبتنی بر اترنت (IEEE 802.3) و استفاده کنند.
در حال حاضر می توانید بسیاری از سازندگان را به همراه ابزارهای میدانی که در حال استفاده از پروتکل بومی اترنت هستند، بیابید. مزیت دیگر پیاده‌سازی آن این است که این نوع پروتکل به راحتی پیاده‌سازی می‌شود. چرا که از یک مدل معروف با هزینه زیرساخت کم استفاده می‌کند. لطفاً فکر نکنید که PROFINET یک پروتکل اترنت کاملا مبتنی بر PROFIBUS است! PROFINET یک استاندارد مبتنی بر اترنت و تکامل یافته پروتکل PROFIBUS است.
مزیت قابل توجه PROFINET همزیستی پنهان آن با TCP/IP است که مزایای قابل توجهی را به همراه خود می‌آورد. همه دستگاه‌ها به یک شبکه متصل هستند که در آن عمل کنترل، تشخیص و غیره انجام می‌شود.
این استاندارد به شبکه اجازه می‌دهد تا به روش‌های مختلف شکل گیرد. به عنوان مثال توپولوژی حلقه، خط، درخت یا ستاره و غیره. PROFINET با سرعت حداکثر 1000 مگابیت بر ثانیه کار می‌کند و طول کابل‌ها ممکن است تا 100 متر برسد. به دلیل عملکرد سریع، زمان پاسخگویی آن کمتر از 1 میلی ثانیه است.
تفاوت میان PROFIBUS و PROFINET چیست؟
هنگامی که درباره PROFIBUS صحبت می‌کنیم، درباره یک پروتکل ارتباطی دیجیتالی سنتی و معروف صحبت می‌کنیم که در صنایع و برنامه‌های مختلف پیاده‌سازی شده است. این پروتکل مبتنی بر ارتباط سریال است و مزایای زیادی را برای صنعت به ارمغان آورده است. PROFINET پروتکلی مبتنی بر اترنت صنعتی است. بله، PROFINET از ارتباط سریع‌تر پشتیبانی می‌کند و همچنین پهنای باند بیشتری دارد. این بدان معناست که پیامی که در شبکه PROFINET رد و بدل می شود می‌تواند حاوی اطلاعات بسیار بیشتری نسبت به یک پیام در PROFIBUS باشد.
در زیر جدولی از PROFIBUS International را می‌بینید که هر دو مورد را مقایسه می‌کند:
PROFIBUS و PROFINET International چیست؟
PROFINET International یک جامعه اتوماسیون بزرگ است که در نقاط مختلف جهان حضور دارد. آنها مسئول PROFIBUS و PROFINET، دو پروتکل ارتباطی مهم در بازار هستند.
چگونه از سرویس‌های IIOT در یک شبکه PROFIBUS استفاده کنیم؟
همیشه می‌گویند، اکثر کاربران PROFIBUS هنوز با این شبکه مانند یک سیستم 4-20 میلی آمپر رفتار می‌کنند. این موضوع بارها در مشتریان مختلف دیده شده است. هیچ کس از داده‌های شبکه استفاده نمی‌کند تا بفهمد در سیستم چه می‌گذرد.
البته که راه‌حل سنتی نظارت بر وضعیت در برخی از سناریوها می‌تواند بسیار پیچیده باشد. با این حال، حالا که سرویس‌های IIoT را در اختیار داریم نظارت بر وضعیت سلامت دستگاه، یافتن اطلاعات پایگاه داده و مدیریت اسناد آسان‌تر شده است و می‌توانید آن را همه جا به کار بندید!
برای جمع آوری اطلاعات تشخیصی و اطلاعات وضعیت میدان، باید یک به اصطلاح فیلدگیت را در اختیار داشته باشید. یک مثال خوب در این زمینه Fieldgate SFG500 است. این برنامه به عنوان یک کلاس مستر DP کار می‌کند و تمام داده‌ها را از دستگاه‌های میدانی جمع‌آوری می‌کند. سپس Fieldgate به یک دستگاه مانند FieldEdge SGC500 متصل می‌شود.
تمام اطلاعات دستگاه‌ها با استفاده از یک محیط امن به ابر (Cloud) منتقل می‌شوند. در اینجا، می‌توانید از انواع مختلف سرویس‌های IIoT به عنوان مثال Netilion Health برای نظارت بر وضعیت سلامت دستگاه‌های میدانی خود استفاده کنید. در عین حال، می‌توانید کتابخانه Netilion را برای سازماندهی کلیه اسناد مربوط به دستگاه‌های میدانی خود مانند راهنمای فنی، گزارش‌های کالیبراسیون و غیره، در اختیار داشته باشید. نکته آخر اینکه می توانید کنترل بهتری بر بیس نصب شده خود داشته باشید. Netilion Analytics، همراه با دستگاه لبه، یک دوقلو دیجیتالی از دستگاه ایجاد می‌کند و تمام اطلاعات مربوط به بیس نصب شده مانند نوع دستگاه‌ها، فروشندگان، موارد بحرانی، منسوخ شدن (obsolescence) و موارد دیگر را ارائه می‌دهد.
