سیستم های کنترل فرآیند

سیستم های کنترل فرآیند

شبکه صنعتی چیست؟

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

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؟

یک پروتکل برای ارتباط فیلد باس میدانی در فناوری اتوماسیون Process field busپروفی باس

ارتقا پیدا کرد و بعد توسط زیمنس مورد استفادهBMBFاست که برای اولین بار درسال 1989 توسط

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 این کابل در  اتوماسیون دیجیتال و آنالوگ مورد استفاده قرار    استفاده میکند.RS-485میگیرد، پروفیباس از تکنولوژی ارتباط سریال

profibusپروفی باس

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

:وجایگاه آن در اتوماسیونProfibus

است Process FIELDBUD  برگرفته از کلمه ی Profibus

که به سال 1987 بر میگردد،که در آن زمان  دولت آلمان با شرکت ها و موسسه های آلمانی این پروژه را به عده گرفتند و شروع که کاربر روی آن کرد و هدف  را  سامان دهد DCS  و  PLCاز این 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

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

PROFIBUS DPشبکه

میباشد Half duplex این پروفی باس دارای نیم دو طرفه

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 زیادی دارند به کار می‌رود از آنجا که انتقال اطلاعات در شبکه DP تنها از طریق یک کابل واحد صورت می‌گیرد، هرگونه نقصی در آن به وجود بیاید تمام دیتاهای جمع‌آوری شده از دست می‌روند. همین موضوع عیب این مدل کابل پروفیباس می‌باشد.

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

1-نرم افزاری: پروتکل انتقال اطلاعات و روش های بسه بندی و خطایابی اطلاعات و همچنین تعداد  و  ها بین نودهای مختلف بررسی میشودframe روش های ارسال و دریافت اینFrameبیت های یک

روی ان اجرا میشود و مورد بررسی قرار میگیردProfibus dp2-سخت افزاری: سخت افزاری که

سه نوع سخت افزار میتواند استفاده شود

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

-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 a(390 اهم ) بیین خط pull up

a/bزمین و یک مقاومت 220اهمی بین خط   B (390 اهم) بین خط Pull downو تغذیه است و یک

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.

PROFIBUS PAشبکه

است در واقع نمونهPROFIBUS PAیکی دیگر از مدل‌های کابل پروفی باس که استفاده‌ی آن در صنایع رواج پیدا کرده است، مدل

تامینdetaتکامل یافته دی پی است و چون تغذیه تجهیزات متصل به این شبکه مستقیما از طریق خط ارتباطی

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

+ و سطح صفر را روی جریان اصلی باس مدوله میکند  9Maانتقال فیزیکی اطلاعات بدین صورت است که سطح یک جریان

بنابراین از نظر فیزیکی با دی پی که بر پایه استاندارد ار اس 485 تفاوت کلی دارد

میباشد و به طول کابل بستگی ندارد 31.2km/sسرعت انتقال اطلاعات ثابت و برابر

نوین پذیری در این روش بسیار کمتر بوده و میتوان کابل شیلدار و یا بدون شیلد استفاده کرد.

به معنی اتوماسیون فرآیند است.Process automationمخفف PA

PROFIBUS FMSشبکه

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.

گرفته شده است Fieldbus message specificationاسم این پروفیباس از خلاصه ی

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

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

یک کابل استاندارد پروفی باس از موارد زیر تشکیل شده :

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

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

PROFIBUS مزایا شبکه

• TPنویز پذیری کم بخاطر استفاده از واسطه های انتقال مانند کابل
• RS458پهنای یاند وسیع بخاطر استفاده از روش های انتقال مناسب مانند
• TOKEN PASSتبادل دیتای مطمئن و بدون تداخل بخاطر استفاده از روش دسترسی
• کاهش هزینه های نصب و راه اندازی بخاطر حذف کابل کشی های موازی
• عیب یابی سریع به دلیل استفاده از سیستم های توزیع شده
• بودن و عدم انحصار به سازنده خاصOpen انعطاف پذیری زیاد جهت توسعه سیستم بخاطر

معایب

•  می باشدMbpsماکزیمم سرعت پروفی باس در حد وحدود
• 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/Cطور 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 صنعتی چیست؟

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.

چگونه کار می‌کند:

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

انکو در پروفی نت

انکو 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.

modbus شبکه مود باس

ها بود اما کم کم به عنوان یک استاندارد ارتباطی مورد plcیک پروتکل ارتباطی  منبع باز است ، ایده اولیه این پروتکل استفاده در

مورد قبول قرار گرفت و تعداد زیادی از سازندگان تجهیزات اتوماسیون از آن حمایت کردند

)profibus/Modbusتفاوت مدباس و پروفی باس (

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.

استفاده میگردد درحالی که پروفیباس را برای انتقال دیتا  Plc  از مدباس برای برقراری رابطه بین سنسورها و تجهیزات جانبی با

یا انتقال  دیتا های حساس و با سرعت زیاد به کار گرفته میشود.plcبین دو

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: