شبكه Profibus

[faridbensaeed]

- شبكه Profibus
پروتكل Profibus در سه بخش PA ، DP و FMS براي دستيابي و غلبه بر نيازهاي كنترل صنعتي توسط چند شركت آلماني و از جمله زيمنس معرفي و پشتيباني مي شوند و مجموعه اي از نيازمنديها را بطور جامع پوشش مي دهند در حالي كه پروتكل قديمي MODBUS اساسا براي انتقال از يك Master به تعدادي Slave و بالعكس بر روي خط RS232 طراحي شده است . اين پروتكل براي انجام كارهاي شبكه اي كفايت نمي كند اما به لحاظ سادگي مورد استفاده زيادي در صنعت داشته است و حتي در سطح كنترل فرآيند ها به كار برده شده است . پروتكل CAN اصولا براي انتقال حجم بسيار كم اطلاعات (8 بايت ) بطور وسيع طراحي شده و ابتدا براي ارتباط سنسورها در داخل خودروها به كار گرفته شد . بعدها به عنوان يك Fieldbus وارد اتوماسيون صنعتي شد اما به دليل اينكه نحوه آدرس دهي ، لايه هاي بالاتر ISO در آن تعريف نشده است معيار دوم را دارا نيست و لذا براي رفع مشكلات آن پروتكل هاي جديدي مانند CAN Open ، Net Device و Can Sos توسط سازندگان به آن اضافه شده است كه مشتقات زيادي دارند . اين پروتكل ها توسط سازندگان آمريكايي به كار گرفته شده اند و نسبتا قديمي تر از Profibus مي باشند و از طرفي داراي سرعت انتقال 1Mb/s مي باشند كه نسبت به Profibus در حدود 12 برابر كمتر مي باشد . همچنين Foundation Fieldbus در تلاش براي يكسان سازي پروتكل هاي ارتباطي در سطح سنسورها و عمل كننده ها در فرآيندها و نه در سطح خطوط و سلول هايي كه نياز به سرعت ارتباطي زياد دارند باز هم توسط سازندگان آمريكايي مطرح و مقبوليت يافته است كه البته در مواردي كه به كار برده شده است به دليل نياز به سرعت پاسخ كم در سطح فرآيند ، سرعتي حدود 31.25Kb/s اين باس كفايت مي كند . در جمع آوري ورودي ها و خروجي هاي سريع تر اين استاندارد پاسخگو نمي باشد .
براي معرفي پروتكل Profibus بايد گفت كه اين Fieldbus بر پايه استاندارد EN50170 و EN50234 بوده و در حال حاضر مطرح ترين باس در سطح اروپا مي باشد و در سطح بين المللي نيز مقبوليت كامل دارد و در حال حاضر تقريبا تمام سازندگان 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 اينجا كنترلر مركزي با ورودي ها و خروجي هاي گسترده شده در تمام سايت تماس مي گيرد و اطلاهات لازم را تا 12Mb/s بر روي خط RS485 با فيبر نوري مبادله مي كند و در مواردي كه "زمان پاسخ" كم و در حدود 10Ms مورد نياز است استفاده مي شود . براي اينكه كنترلر مركزي جوابگوي سرعت هاي مورد نياز در سطح شبكه صنعتي باشد لازم است زمان پاسخ PLC كم و در حدود چند 10Ms باشد . لذا تبادل اطلاعات PLC با ورودي و خروجي هاي گسترده شده عموما به صورت دوره اي انجام مي گيرد بطوريكه مثلا اگر 16 ايستگاه ورودي و خروجي ، هر يك با 2 بايت ورودي و خروجي به PLC متصل باشند زمان پاسخ شبكه براي به روز كردن اطلاعات در سرعت 12Mb/s تنها حدود 1Ms مي باشد در صورتيكه همين تعداد ايستگاه در پروتكل Profibus PA يا Foundation Fieldbus نياز به حدود 300Ms براي به روز كردن اطلاعات دارد . در اين پروتكل امكان به روز كردن اطلاعات به صورت Acyclic هم وجود دارد .

2-Profibus PA :
اين شاخه از پروتكل خصوصا براي اتوماسيون در سطح فرآيند كه عموما داري زمان پاسخ زياد و سرعت كم است به كار گرفته مي شود و شبكه اي از كنترلر و وسايل جانبي از قبيل سنسورهاي حرارت ، فشار و عمل كننده ها از قبيل شيرها و ... را در بر مي گيرد . اين شبكه جايگزين كاربري سنتي سيگنال هاي 4-20ma مي باشد و باعث كاهش قيمت در حدود 10% در هنگام طراحي و اتوماسيون يك فرآيند جديد مي باشد . در اين شبكه ولتاژهاي تغذيه همراه با سيگنال در يك خط دو سيمه با فركانس 31.25Kb/s انتقال مي يابد. اين بخش از پروتكل كلا شبيه عملكرد Foundation Fiedl Bus مي باشد .
-3-Profibus FMS :
اين شاخه از پروتكل براي پوشش نيازمنديهاي ارتباطي پيچيده تر بين كنترلرهاي اصلي يا كنترل كننده هاي PC ها ، نمايشگرهاي سطوح بالاتر است . اين ارتباط بر اساس تبادل پيامManage system, بين دو دستگاه است و به صورت Multimaster طراحي شده است . هر ايستگاه مي تواند راسا گذرگاه را در اختيار بگيرد و پيام هاي خود را به ايستگاه مقابل بفرستد . اين پيام ها در Object تبلور پيدا مي كند كه يك متغير مجازي در سطح شبكه است . در پروتكل FMS ، كاربر قادر است كه محل هاي مختلف حافظه را به عنوانObject هاي شبكه تعريف كند بطوريكه دريافت و ارسال اطلاعات با استفاده از اين Object ها صورت گيرد . در ارتباط FMS هر يك از دو ايستگاه يكي از حالات زير را دارا هستند:
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 ايستگاه درخواستگر است . سرويس هاي متنوع FMS شامل خواندن ، نوشتن ، انتشار پيام ، اعلام وضعيت و ... مي باشد .