انواع شبکه صنعتی چیست و آشنایی با شبکه های صنعتی

انواع شبکه صنعتی چیست و آشنایی با شبکه های صنعتی

شبکه های صنعتی برای اشتراک ‌گذاری اطلاعات و امکانات میان کنترلرها و تجهیزات مورد استفاده قرار میگیرد. شبکه‌ صنعتی یک راه  یا مسیر جهت تبادل دیتا ایجاد می کند. پروتکل یک شبکه روش کد دهی دیتا و چگونگی ارسال و دریافت و سایر موارد  مربوط به آن را مشخص می‌کند.تا قبل از شبکه های صنعتی اطلاعات از سنسورها با سیم‌کشی مستقیم به کنترلر منتقل می‌گردید اما با ورود شبکه های صنعتی و استفاده از آنها این امکان بوجود آمد که سیگنال‌های الکتریکی نخست به دیتا تبدیل‌شود وبعد این دیتا توسط شبکه‌های صنعتی به کنترلر منتقل شود.

به طور مثال، در یک صنف صنعتی تعداد زیادی خط تولید وجود دارد و این خط ها  نیاز دارند تا اطلاعاتی را بین دیگر کنترلرها سیستم‌های مانیتورینگ  انتقال دهند، بدیهی است که باید برای انتقال این حجم از اطلاعات  از شبکه و پروتکل‌های مختلف استفاده کرد.

انواع شبکه صنعتی چیست و آشنایی با شبکه های صنعتی

انواع شبکه صنعتی

امروزه شبکه های صنعتی در حال پیشرفت هستند در ادامه این مطلب به معرفی آنها از جمله پروفی باس و پروفی نت می پردازیم.

پروفی باس چیست؟

پروفی باس Process field bus یک پروتکل برای ارتباط فیلد باس میدانی در فناوری اتوماسیون است که برای اولین بار درسال 1989 توسط BMBF ارتقا پیدا کرد و بعد توسط زیمنس مورد استفاده قرار گرفت

اگر بخواهیم به طور کلی شبکه پروفی باس را توضیح بدیم در اصل یک استاندارد ارتباطی است که  در مسیری مطمئن واستوار برای انتقال داده ها در سیستم اتوماسیون صنعتی مورد استفاده قرار میگیرد و میگیرد، RS-485 این کابل در  اتوماسیون دیجیتال و آنالوگ مورد استفاده قرار    استفاده میکند.

پروفیباس از تکنولوژی ارتباط سریال

پروفی باس profibus

یک روش ارتباطی است که بسیار پایدار،ارزان قیمت،تطبیق پذیر وهمچنین میتوان گفت در اتوماسیون صنعتی همه کاره است. یکی از مزیت‌های خوب پروفی‌ باس داشتن یک ساختار و استاندارد مشخص است کهباعث  شده همه شرکت‌ها بتوانند هم در حوزه ساخت آن وارد شده و هم تجهیزات خود را مناسب این نوع پروتکل خاص طراحی کنند

Profibus وجایگاه آن در اتوماسیون :

Profibus برگرفته از کلمه ی Process FIELDBUD است

که به سال 1987 بر میگردد،که در آن زمان  دولت آلمان با شرکت ها و موسسه های آلمانی این پروژه از این PLC و DCS را  سامان دهد را به عده گرفتند و شروع که کاربر روی آن کرد و هدف پروژه این بود که یک شبکه ایی ایجاد شود که بتواند سیستم های و در آخر موفق به انجام این کار شد.

پروفی باس از نظر دسته بندی به سه دسته تقسیم میشود که از نظر کارایی و قابلیت‌هایی که دارند باهم   متفاوت هستند که پروفی باس دی پی بیشترین امار را دارد

Profibus DP
Profibus PA
Profibus FMS

به ترتیب از انواع کابل پروفی باس،نوع DP و بعد AP و در نهایت FMS بیشترین کاربرد را دارند و رواج یافته اند.

این پروفی باس دارای نیم دو طرفه Half duplex میباشد

یعنی به طور همزمان چندین وسیله به باس متصل هستند ولی در هر لحظه فقط یک ایستگاه میتواند فرستنده باشد. روش انتقال سیگنال از نظر فیزیکی به صورت سطح ولتاژ تفاضلی بین دو سیم است

این نوع شبکه دیتاهایی بسیاری را از سنسورها که در نقاط غیر متمرکزنصب شده اند ، گرد آوری میکند و بعد این اطلاعات را توسط یک کابل دو رشته ای به اتاق کنترل منتقل میکند  ،انتقال اطلاعات در این شبکه به صورت دیجیتال انجام می‌شود. به همین دلیل در محیط‌های صنعتی و کارخانه‌ها که نویز تنها از طریق یک کابل واحد DP زیادی دارند به کار می‌رود از آنجا که انتقال اطلاعات در شبکه صورت می‌گیرد، هرگونه نقصی در آن به وجود بیاید تمام دیتاهای جمع‌آوری شده از دست می‌روند. همین موضوع عیب این مدل کابل پروفیباس می‌باشد.

هنگامی که از Profibus DP حرف میزنیم از دو دیدگاه آن را بررسی میکنیم:

1-نرم افزاری: پروتکل انتقال اطلاعات و روش های بسه بندی و خطایابی اطلاعات و همچنین تعداد و بیت های یک Frame روش های ارسال و دریافت این frame ها بین نودهای مختلف بررسی میشود

2-سخت افزاری: سخت افزاری که Profibus dp روی ان اجرا میشود و مورد بررسی قرار میگیرد سه نوع سخت افزار میتواند استفاده شود

-به صورت الکتریکی با استاندارد Rs 485 و استفاده از کابل پروفی باس

-به صورت نوری و استفاده از کابل فیبر نوری

– به صورت مادون قرمز و بدون سیم

باید به این موضوع دقت کرد که ابتدا و انتهای باس باید توسط  ترمیناتور بسته شود.ترمیناتور شامل یک pull up (390 اهم ) بیین خط a و تغذیه است و یک Pull down (390 اهم) بین خط B زمین و یک مقاومت 220اهمی بین خط a/b این مقادیر مقاومت باعث میشود زمانی که باس ازاد است و هیچ ایستگاهی روی باس سیگنالی نمیفرستند یک مقدار ولتاژ معین روی باس قرار دهد و از به وجود امدن ولتاژهای ناخواسته روی باس جلوگیری میکند.

شبکه PROFIBUS PA

یکی دیگر از مدل‌های کابل پروفی باس که استفاده‌ی آن در صنایع رواج پیدا کرده است، مدل PROFIBUS PA است در واقع نمونه تکامل یافته دی پی است و چون تغذیه تجهیزات متصل به این شبکه مستقیما از طریق خط ارتباطی deta تامین میشود از ایمنی بالاتری برخوردار میباشد در این روش خاصی موسوم به روش منچستر است.

به این صورت که لبه بالا روند سیگنال جریانی معرف بیت صفر میباشد و لبه پایین رونده سیگنال جریانی معرف بیت یک میباشد.انتقال فیزیکی اطلاعات بدین صورت است که سطح یک جریان 9Ma+ و سطح صفر را روی جریان اصلی باس مدوله میکند

بنابراین از نظر فیزیکی با دی پی که بر پایه استاندارد ار اس 485 تفاوت کلی دارد.سرعت انتقال اطلاعات ثابت و برابر 31.2km/s میباشد و به طول کابل بستگی ندارد نوین پذیری در این روش بسیار کمتر بوده و میتوان کابل شیلدار و یا بدون شیلد استفاده کرد.

PA مخفف Process automation به معنی اتوماسیون فرآیند است.

شبکه PROFIBUS FMS

نحوه برقراری ارتباط با باس و نوع انتقال سیگنال مشابه نوع دی پی میباشد ، بنابراین میتوان به طور همزمان از اف ام اس و دی پی را در یک شبکه قرار داد معمولا پروتکل اف ام اس در جایی که حجم اطلاعات بالاست و نیاز به پردازش اطلاعات وجود ندارد ستفاده میشود ولی امروزه با گسترش شبکه های صنعتی ، استفاده از اف ام اس محدودتر شده است و دی پی به همراه شبکه های صنعتی کارایی بیشتری دارد

اسم این پروفیباس از خلاصه ی Fieldbus message specification گرفته شده است

روش ارتباط برقرار کردن با باس و نوع جابجایی سیگنال شبیه به DP میباشد

از این جهت می‌توان به صورت همزمان آن‌ها را در یک شبکه استفاده کرد برای فعالیت‌های ارتباطی گسترده با حجم دیتای بالا می‌توان از این مدل پروفی‌باس‌ها استفاده کرد. امروزه از DP بیشتر از FMS استفاده میشود.

یک کابل استاندارد پروفی باس از موارد زیر تشکیل شده :

• مغز مسی
• روکش مغز مسی
• روکش سیلیکونی
• فویل ضد نویز
• شیلد محافظ
• روکش پی‌وی‌سی PVC

تمام موارد بالا به دلیل عدم تاثیر نویز در این کابل است. شبکه پروفی باس از یک کابل با دو رشته سیم برای تبادل اطلاعات بین فرستنده و گیرنده استفاده می‌شود. ازآنجاکه اطلاعات، تحت سیگنال‌هایی با ولتاژ زیر ۵ ولت انتقال داده می‌ شود، قرارگیری هرگونه نویز روی این سیگنال می‌تواند سبب بروز خطا  گردد

مزایا شبکه PROFIBUS

• نویز پذیری کم بخاطر استفاده از واسطه های انتقال مانند کابل TP
• پهنای یاند وسیع بخاطر استفاده از روش های انتقال مناسب مانند RS458
• تبادل دیتای مطمئن و بدون تداخل بخاطر استفاده از روش دسترسی TOKEN PASS
• کاهش هزینه های نصب و راه اندازی بخاطر حذف کابل کشی های موازی
• عیب یابی سریع به دلیل استفاده از سیستم های توزیع شده
• انعطاف پذیری زیاد جهت توسعه سیستم بخاطر Open بودن و عدم انحصار به سازنده خاص

معایب شبکه PROFIBUS

• ماکزیمم سرعت پروفی باس در حد وحدود Mbps می باشد
• کابل پروفی باس تقریباً گران‌قیمت است
• توسعه‌دهنده طول پروفی باس گران‌قیمت است

انواع پرو فی نت

کابل‌های مسی عمومی‌ترین واسط‌های انتقال مورداستفاده برای پیاده‌سازی شبکه پروفی نت در کاربرد‌های صنعتی می‌باشند که به  A/B/C طور کلی در سه تیپ طراحی و ساخته می شوند.

پروفی نت تیپ A

رایج‌ترین کابل مورداستفاده در این گروه،  این نوع کابل است که عموماً در کاربردهای صنعتی برای نصب ثابت مورد استفاده قرار میگیرند.

پروفی نت تیپ B

از این نوع کابل عموماً در کاربردهایی که نیازمند انعطاف‌پذیری بالا و تجهیزات دارای ارتعاش هستند استفاده می‌شود.

پروفی نت تیپ C

از این نوع کابل موماً در دستگاه‌های سیار یا بخش‌های متحرک ماشین‌آلات و تجهیزات استفاده می‌گردد.

اترنت چیست؟

اترنت یک فناوری سنتی برای اتصال دستگاه ها در یک شبکه محلی سیمی یا شبکه گسترده است که به دستگاه ها این توانایی را میدهد از طریق یک پروتکل که مجموعه

اترنت و مخصوصا اترنت صنعتی اخیرا به یکی از محبوب ترین زمسنه ها در دنیای تولید و ساخت تبدیل شده اند در عین شباهت این دو مشخصه و مزایا های متفاوتی دارند سیستم های اترنت صنعتی باید بسیار مقاوم تر از انترنت دفتری باشند.اتنرنتها در سال 1970 ایجاد شدند

اترنت به کامپیوتر‌ها اجازه می‌دهد تا روی یک شبکه به هم متصل شوند چیزی که بدون آن ارتباط بین تجهیزات در دنیای مدرن امروز غیر ممکن خواهد بود. اترنت یک استاندارد عمومی برای یک سیستم از سیم‌ها و کابل‌ها برای الحاق چندین کامپیوتر، دستگاه، ماشین و … بر روی یک شبکه واحد سازمانی است، به طوری که تمام کامپیوتر‌ها بتوانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.اترنت به صورت کابلی واحد است که امکان اتصال چندین دستگاه را در یک شبکه ایجاد می‌کند. در حال حاضر اترنت محبوب‌ترین و پرکاربردترین تکنولوژی شبکه‌ای است که در کل جهان به کار می‌رود.

اترنت صنعتی چگونه کار میکند؟

تکنولوژی پیشرفته‌ای در تنظیمات صنعتی مورد نیاز است تا اطمینان ایجاد کند که داده‌های تولید خاص به طور صحیح ارسال و دریافت می‌شوند . چنین داده‌هایی برای شبکه جهت پذیرش و ارسال داده‌ها در صورت لزوم، ضروری هستند.

در واژه شناسی تکنولوژی اترنت می توان به موارد زیر اشاره کرد:

“Medium “(واسط)

در تکنولوژی اترنت مدرن، واسط یک جفت به هم بافته یا کابل نوری است که تجهیزات اترنت برای فراهم سازی مسیری برای حرکت داده‌ها به آن متصل می‌شوند.

“Segment”

بخش یک واسط واحد مشترک.

“Node”

تجهیزاتی که به یک بخش متصل می‌شوند.

اترنت صنعتی چیست؟

اترنت صنعتی نیازمند ملاحظات اضافی است که در سیستم‌های اترنتی که برای مثال در دفاتر به کار رفته مورد توجه قرار نگرفته اند.

پروتکل‌های اترنت صنعتی مانند پروفی نت و اترنت استاندارد  را  به روشی صحیح می‌کنند که نه تنها از ارسال و دریافت صحیح داده‌ها مطمئن شوند بلکه داده‌ها را سر زمانی که برای انجام عملکرد خاصی مورد نیاز هستند، دریافت نمایند

انکودر پروفی نت چگونه کار می‌کند :

انکودر وسیله ای است که برای خروجی در پالس مورد استفاده قرار میگیرد برای اندازه گیری جابه جایی از یک نقطه به نقطه ی دیگراین نوع انکو در سایز و ابعاد مختلف با دقتهای متاوت ساخته میشود

مهم ترین مزیت اترنت صنعتی

سرعت بالای آن است ولی قابلیت اطمینان بالای ندارد و در رساندن پیام ها به اطمینان شبکه پروفیباس نمی رسد شبکه پروفی نت دارای سرعت بالای اترنت و قابلیت اطمینان پروفیباس به صورت یکجا نیز می باشد.

شبکه مود باس modbus

یک پروتکل ارتباطی  منبع باز است ، ایده اولیه این پروتکل استفاده در PLC ها بود اما کم کم به عنوان یک استاندارد ارتباطی مورد قبول قرار گرفت و تعداد زیادی از سازندگان تجهیزات اتوماسیون از آن حمایت کردند

تفاوت مدباس و پروفی باس (profibus/Modbus )

دو پرتکل ارتباطی متفاوت هستند. در یک قیاس واضح انها مثل دو زبان مختلف هستند، مدباس روی اترنت به طور همزمان با چند راهبر می‌تواند فعالیت کند در حالی که پروفی باس نمی‌تواند. پروفی باس به زبان  آلمانی و مدباس به زبان  انگلیسی صحبت می‌کند. در مدباس پایه ارتباط بر مبنای دو سیم بودن است و انتقال دیتا با فریمی منحصر به فرد شکل می‌گیرد مدباس میتواند بر روی اترنت (از جمله با چندین راهبر بطور هم زمان ) کار کند در حالی که پروفی باس نمی تواند

از مدباس برای برقراری رابطه بین سنسورها و تجهیزات جانبی با PLC استفاده میگردد درحالی که پروفیباس را برای انتقال دیتا بین دو PLC یا انتقال  دیتا های حساس و با سرعت زیاد به کار گرفته میشود.

تفاوت پروفی باس و پروفی نت

پروفیباس یک فیلدباس سریال کلاسیک است؛ پروفینت یک اترنت صنعتی است. به طور خلاصه، پروفی نت با پهنای باند بیشتر و پیام‌های بزرگ‌تر و سریع‌تر است. در نظر داشته باشید که هر دو این پروتکل‌ها توسط یک سازمان ساخته شده‌اند.

در پایان تفاوت‌های پروفی باس و پروفی نت را در جدول زیر برای شما عزیزان آورده‌ایم:

پروفی نت	پروفی باس	مولفه
اترنت	RS-485	لایه فیزیکی
بیش از 150 محور	32محور	حرکت-جنبش
1440bytes	12Mbit/s	سرعت
بله	خیر	ارتباط ماشین به ماشین
بله	خیر	ادغام عمومی
IEEE80.11	بله	قابلیت بی سیم
بسیاری از فیلد باس ها	PA+سایر	قابلیت اتصال
یکسان	یکسان	پروفایل برنامه
GSDمهندسیٍ،	GSDمهندسی،	مفاهیم
PI	PI	سازمان