شبکه Profibus

پروتکل Profibus در سه بخش PA ، DP و FMS برای دستیابی و غلبه بر نیازهایکنترل صنعتی توسط چند شرکت آلمانی و از جمله زیمنس معرفی و پشتیبانی میشوند و مجموعه ای از نیازمندیها را بطور جامع پوشش می دهند در حالی کهپروتکل قدیمی MODBUS اساسا برای انتقال از یک Master به تعدادی Slave وبالعکس بر روی خط RS232 طراحی شده است . این پروتکل برای انجام کارهایشبکه ای کفایت نمی کند اما به لحاظ سادگی مورد استفاده زیادی در صنعتداشته است و حتی در سطح کنترل فرآیند ها به کار برده شده است . پروتکل CANاصولا برای انتقال حجم بسیار کم اطلاعات (۸ بایت ) بطور وسیع طراحی شده وابتدا برای ارتباط سنسورها در داخل خودروها به کار گرفته شد . بعدها بهعنوان یک Fieldbus وارد اتوماسیون صنعتی شد اما به دلیل اینکه نحوه آدرسدهی ، لایه های بالاتر ISO در آن تعریف نشده است معیار دوم را دارا نیست ولذا برای رفع مشکلات آن پروتکل های جدیدی مانند CAN Open ، Net Device وCan Sos توسط سازندگان به آن اضافه شده است که مشتقات زیادی دارند . اینپروتکل ها توسط سازندگان آمریکایی به کار گرفته شده اند و نسبتا قدیمی تراز Profibus می باشند و از طرفی دارای سرعت انتقال ۱Mb/s می باشند که نسبتبه Profibus در حدود ۱۲ برابر کمتر می باشد . همچنین Foundation Fieldbusدر تلاش برای یکسان سازی پروتکل های ارتباطی در سطح سنسورها و عمل کنندهها در فرآیندها و نه در سطح خطوط و سلول هایی که نیاز به سرعت ارتباطیزیاد دارند باز هم توسط سازندگان آمریکایی مطرح و مقبولیت یافته است کهالبته در مواردی که به کار برده شده است به دلیل نیاز به سرعت پاسخ کم درسطح فرآیند ، سرعتی حدود ۳۱٫۲۵Kb/s این باس کفایت می کند . در جمع آوریورودی ها و خروجی های سریع تر این استاندارد پاسخگو نمی باشد .
برای معرفی پروتکل Profibus باید گفت که این Fieldbus بر پایه استانداردEN50170 و EN50234 بوده و در حال حاضر مطرح ترین باس در سطح اروپا می باشدو در سطح بین المللی نیز مقبولیت کامل دارد و در حال حاضر تقریبا تمامسازندگان مطرح سیستم های اتوماسیون برای Profibus اینترفیس ارائه می دهند .

این پروتکل در ۳ بخش زیر تدوین شده است :

۱- Profibus DP :
این پروتکل برای انتقال سریع اطلاعات در سطح Device ها بوده و در اینجاکنترلر مرکزی با ورودی ها و خروجی های گسترده شده در تمام سایت تماس میگیرد و اطلاهات لازم را تا ۱۲Mb/s بر روی خط RS485 با فیبر نوری مبادله میکند و در مواردی که “زمان پاسخ” کم و در حدود ۱۰Ms مورد نیاز است استفادهمی شود . برای اینکه کنترلر مرکزی جوابگوی سرعت های مورد نیاز در سطح شبکهصنعتی باشد لازم است زمان پاسخ PLC کم و در حدود چند ۱۰Ms باشد . لذاتبادل اطلاعات PLC با ورودی و خروجی های گسترده شده عموما به صورت دوره ایانجام می گیرد بطوریکه مثلا اگر ۱۶ ایستگاه ورودی و خروجی ، هر یک با ۲بایت ورودی و خروجی به PLC متصل باشند زمان پاسخ شبکه برای به روز کردناطلاعات در سرعت ۱۲Mb/s تنها حدود ۱Ms می باشد در صورتیکه همین تعدادایستگاه در پروتکل Profibus PA یا Foundation Fieldbus نیاز به حدود ۳۰۰Msبرای به روز کردن اطلاعات دارد . در این پروتکل امکان به روز کردن اطلاعاتبه صورت Acyclic هم وجود دارد .

۲-Profibus PA :
این شاخه از پروتکل خصوصا برای اتوماسیون در سطح فرآیند که عموما داریزمان پاسخ زیاد و سرعت کم است به کار گرفته می شود و شبکه ای از کنترلر ووسایل جانبی از قبیل سنسورهای حرارت ، فشار و عمل کننده ها از قبیل شیرهاو … را در بر می گیرد . این شبکه جایگزین کاربری سنتی سیگنال های ۴-۲۰maمی باشد و باعث کاهش قیمت در حدود ۱۰% در هنگام طراحی و اتوماسیون یکفرآیند جدید می باشد . در این شبکه ولتاژهای تغذیه همراه با سیگنال در یکخط دو سیمه با فرکانس ۳۱٫۲۵Kb/s انتقال می یابد. این بخش از پروتکل کلاشبیه عملکرد Foundation Fiedl Bus می باشد .

۳-Profibus FMS :
این شاخه از پروتکل برای پوشش نیازمندیهای ارتباطی پیچیده تر بینکنترلرهای اصلی یا کنترل کننده های PC ها ، نمایشگرهای سطوح بالاتر است .این ارتباط بر اساس تبادل پیامManage system, بین دو دستگاه است و به صورتMultimaster طراحی شده است . هر ایستگاه می تواند راسا گذرگاه را دراختیار بگیرد و پیام های خود را به ایستگاه مقابل بفرستد . این پیام ها درObject تبلور پیدا می کند که یک متغیر مجازی در سطح شبکه است . در پروتکلFMS ، کاربر قادر است که محل های مختلف حافظه را به عنوانObject های شبکهتعریف کند بطوریکه دریافت و ارسال اطلاعات با استفاده از این Object هاصورت گیرد . در ارتباط FMS هر یک از دو ایستگاه یکی از حالات زیر را داراهستند:
۱- یک ایستگاه خواستار دسترسی به Object های ایستگاه دیگر است که در این صورت ایستگاه به صورت در خواستگر عمل می کند .
۲- یک ایستگاه به صورت پاسخگو عمل کرده و جوابگوی خواسته های ایستگاهدرخواستگر است . سرویس های متنوع FMS شامل خواندن ، نوشتن ، انتشار پیام ،اعلام وضعیت و … می باشد .