1 ما هو بروتوكول الحافلة؟
Fieldbus (Fieldbus) هو التطوير الدولي في أوائل الثمانينيات ، أوائل التسعينيات من القرن الماضي لتشكيل تكنولوجيا FieldBus لأتمتة العمليات ، وأتمتة التصنيع ، وأتمتة البناء وغيرها من مجالات مجال الاتصالات البينية للمعدات الذكية. إنه بمثابة أساس شبكة الاتصالات الرقمية المصنع ، والتواصل بين مواقع عملية الإنتاج وأجهزة التحكم وتواصلها بمستويات التحكم والإدارة الأعلى. إنها ليست فقط شبكة شعبية ، ولكن أيضًا نظام تحكم مفتوح وموزع بالكامل. هذا الاستشعار الذكي ، والتحكم ، والكمبيوتر ، والاتصالات الرقمية وغيرها من التقنيات كمحتوى رئيسي للتكنولوجيا المتكاملة ، قد حصل على اهتمام عالمي ، وتصبح نقطة ساخنة لتطوير تكنولوجيا الأتمتة ، وسوف يؤدي إلى تغيير عميق في هيكل نظام الأتمتة والمعدات. تقع بيئة العمل في معدات FieldBus في أسفل معدات العملية ، حيث إن شبكة الاتصالات الأساسية لمستوى معدات المصنع ، فمن المطلوب أن يكون لها خصائص البروتوكول البسيط ، وتحمل الصدع القوي ، والأمان الجيد والتكلفة المنخفضة: لديها درجة معينة من الوقت اليقين ومتطلبات الوقت الفعلي العالي ، ولديها أيضًا خصائص تحميل الشبكة المستقرة ، والتي تعد معظمها نقل الإطار وتبادل المعلومات المتكرر. نظرًا للخصائص المذكورة أعلاه ، فإن نظام FieldBus من بنية الشبكة إلى تكنولوجيا الاتصالات ، له خصائص شبكة اتصال بيانات عالية السرعة مختلفة.
في الوقت الحاضر ، هناك أكثر من 40 نوعًا من الحافلات الميدانية في الساحة الدولية ، ولكن لا يوجد حافلة ميدانية واحدة يمكن أن تغطي جميع أسطح التطبيقات ، وفقًا لحجم بيانات الإرسال الخاصة بها يمكن تقسيمها إلى 3 فئات: ناقل المستشعر (Sensorbus) ، الذي ينتمي إلى انتقال البتات ؛ حافلة الجهاز (DeviceBus) ، التي تنتمي إلى ناقل الحركة البايت ؛ حافلة الحقل ، تنتمي إلى نقل دفق البيانات.
تقنية FieldBus لتحقيق مشكلة رئيسية ، هي تشكيل الشركة المصنعة في صناعة الأتمتة للامتثال للمعايير الفنية لبروتوكولات اتصال FieldBus ، يمكن أن يولد الشركات المصنعة وفقًا للمنتجات القياسية ، يمكن أن يكون متكاملون النظام وفقًا لمعايير المنتجات المختلفة لتشكيل نظام. هذا يثير مسألة معايير FieldBus.
إن منتجات الأتمتة المشهورة عالميًا ومصنعي المعدات الميدانية ، على دراية تقنية Fieldbus هي الاتجاه المستقبلي للتطوير ، شكلت تحالفًا من المؤسسات ، وإدخال معايير الحافلات الخاصة بهم في السوق لتنمية المستخدمين ، وتوسيع التأثير ، ودعم بشكل نشط منظمة المعايير الدولية لتطوير المعايير الدولية FieldBus. ما إذا كان بإمكانهم وضع معايير تكنولوجيا الحافلات الخاصة بهم في المعايير الدولية المستقبلية لها نسبة كبيرة من المكونات ، والعلاقة بين المنتجات ذات الصلة للشركة ، ومستقبل ثقة المستخدم وسمعة الشركات. وقد أثبتت الخبرة التاريخية أن المعايير الدولية تستند إلى واحدة أو عدة تقنيات ناجحة في السوق. لذلك ، فإن الشركات الدولية الكبرى في تطوير المعايير الدولية Fieldbus في المسابقة ، مما يعكس المركز الرائد للشركة في مسابقة التكنولوجيا ، ولكن في النهاية يعود إلى قوة السوق للمنافسة. Fieldbus النظر في نقطة البداية:
شبكة الاتصال الميدانية ، الجهاز الحقل Inter ، قابلية التشغيل البيني ، كتلة الوظائف اللامركزية ، مزود طاقة خط الاتصال ، شبكة ربط مفتوحة
2 خصائص Fieldbus
1 ، إمكانيات تكامل المعلومات على مستوى الميدان المحسّن
يمكن لـ Fieldbus الحصول على كمية كبيرة من المعلومات الغنية من المعدات الميدانية ، لتلبية متطلبات أتمتة المصنع بشكل أفضل وتكامل معلومات نظام CIMS. FieldBus هي شبكة اتصال رقمية ، فهي لا تحل محل إشارة 4-20 ma ، ولكن أيضًا لتحقيق حالة المعدات والأخطاء ونقل معلومات المعلمة. بالإضافة إلى إكمال التحكم عن بُعد ، يمكن للنظام أيضًا إكمال عمل المعلمات عن بُعد. يمكن للنظام أيضًا إنجاز عمل المعلمة عن بُعد بالإضافة إلى التحكم عن بُعد.
2 ، مفتوح ، قابلية التشغيل البيني ، التبادل ، القابلية للتكامل.
طالما أن منتجات الشركات المصنعة المختلفين تستخدم نفس معيار الحافلة ، فهي قابلة للتشغيل البيني وقابلة للتبديل ، وبالتالي فإن الجهاز لديه تكامل جيد. النظام مفتوح ، مما يسمح للمصنعين الآخرين بخبرتهم الخاصة في تكنولوجيا التحكم ، مثل خوارزميات التحكم ، والعمليات ، والتركيبات ، وما إلى ذلك المدمجة في نظام مشترك ، وبالتالي ، سيكون للسوق العديد من الميزات الموجهة نحو الصناعة لنظام المراقبة.
3 ، النظام موثوق للغاية ويمكن صيانته
يستخدم نظام مراقبة الأتمتة المستند إلى FieldBus اتصالًا بالحافلة بدلاً من أسلاك الإدخال/الإخراج الفردية ، لأنظمة الإدخال/الإخراج على نطاق واسع ، مما يقلل من عدم الموثوقية الناتجة عن نقاط الأسلاك. في الوقت نفسه ، يتمتع النظام بتشخيص الأعطال عبر الإنترنت ، وتنبيه وتسجيل وظيفة المعدات على مستوى الحقل ، ويمكنه إكمال إعداد المعلمة عن بُعد وتعديل معدات الميدان وعمل المعلمات الأخرى ، مما يعزز أيضًا قابلية الصيانة للنظام.
4 ، انخفاض التكاليف في النظام والهندسة
بالنسبة للنظام الموزع على نطاق واسع ، على نطاق واسع على نطاق واسع ، يلغي عددًا كبيرًا من الكابلات ووحدات الإدخال/الإخراج وتكاليف هندسة الكابلات ، مما يقلل من النظام والتكاليف الهندسية.
3 هيكل شبكة Fieldbus General
يعتمد بروتوكول FieldBus على وحدة مرجع ISO (OSI-RM) لاتصال النظام المفتوح. ومع ذلك ، يتم استخدام الطبقات 1 و 2 و 7 فقط ، ولا يتم استخدام الطبقات من 3 إلى 6 بسبب اعتبارات الوقت الفعلي. وفي الوقت نفسه ، يتم وضع طبقة المستخدم المحددة حديثًا فوق طبقة التطبيق.
يتم تعريف الطبقات على النحو التالي
الطبقة 1:تحدد الطبقة المادية وسيط الاتصالات لـ Fieldbus ، أي بديل لمعايير {0}} ma.
الطبقة 2:يتم استخدام طبقة ارتباط البيانات لمراقبة الاتصالات التي تحدث بين الأجهزة واكتشاف أخطاء الاتصال.
الطبقة 3:تقوم طبقة التطبيق بتوحيد تنسيق بيانات الاتصالات من أجل تكوين معلومات يمكن تفسيرها بواسطة جميع الأجهزة المربوطة بالشبكة للتحكم في العملية وتوفير واجهة لطبقة المستخدم.
الطبقة 4:ترتبط طبقة المستخدم بمساحة مصنع منفصلة وتوفر البيئة لمزيد من التطبيقات. لديه واجهة لوظائف التحكم في المستوى الأعلى.
4 profinet
يتم تحقيق التواصل بين شبكة profinet والأجهزة الخارجية عن طريق profinet
يحدد ProfInet IO وظائف الاتصال للأجهزة الخارجية المتصلة بالحقل ويستند إلى مفهوم الوقت في الوقت الفعلي. يحدد ProfInet IO تبادل البيانات الكامل والمعلمات والوظائف التشخيصية بين وحدات التحكم (الأجهزة ذات "الوظيفة الرئيسية") والأجهزة الأخرى (الأجهزة التي تحتوي على "وظيفة العبيد") تم تصميم Profinet IO لتوفير نقل البيانات السريعة بين الأجهزة المتصلة بالإيثرنت ويدعم نموذج المستهلك المزود. يمكن توصيل الأجهزة التي تدعم بروتوكول Profibus Communication بسلاسة بشبكة ProfInet دون الحاجة إلى proxy io. يمكن لمطوري الأجهزة الاستفادة من وحدات تحكم Ethernet المتاحة تجاريًا لتطوير أجهزة ProfInet-IO.
Profinet IO مناسب للأنظمة التي تحتوي على أوقات دورة الشبكة لعدة MS.
تتضمن أنظمة Profinet IO الأنواع التالية من الأجهزة:
وحدات تحكم IO ، التي تتحكم في عمل مهمة الأتمتة.
يتم التحكم في أجهزة IO ، وعموما الأجهزة الميدانية ، ومراقبتها بواسطة وحدة تحكم IO. قد يتكون جهاز IO من عدة وحدات أو لوحات فرعية.
شاشة IO هي جزء من برنامج الكمبيوتر الشخصي يمكنه تعيين المعلمات وتشخيص حالة الوحدات الفردية.
يقوم ProfInet IO بإنشاء علاقة تطبيق (AR) بين وحدة التحكم IO وجهاز IO ، والذي يحدد علاقات الاتصال (CR) بخصائص مختلفة مثل نقل المعلمات وتبادل البيانات الدورية ومعالجة التحذير.
يتم وصف خصائص جهاز IO من قبل الشركة المصنعة للأجهزة في ملف GSD (وصف المحطة العامة) في GSDML (لغة علامة GSD) ، والذي يوفر لبرنامج مراقبة الكمبيوتر الشخصي المعلومات الأساسية اللازمة لتخطيط تكوينات profinet.
5 Cclink
يحتوي Cclink على ثلاث حافلات مختلفة: Cclink ، Cclink IE ، CC-Link IE Field Basic ، نحن ندعم فقط CC-Link IE Field Basic. يشبه Cclink 485 ملتوية ، أي أن Gigabit Ethernet ، لا يمكنه الذهاب إلى TCP العادي ، أي أن Ethernet القياسي.
CC-Link (نظام التحكم والاتصالات ، نظام التحكم والاتصالات) ، ، هو Fieldbus المفتوح الذي تم إطلاقه حديثًا من Mitsubishi ، وسعة البيانات الخاصة به ، وسرعة الاتصال متعددة المستويات ، وهي شبكة قائمة على طبقة الجهاز ، ولكنها يمكن أن تغطي أيضًا المستوى الأعلى لطبقة التحكم والمستوى السفلي لطبقة الاستشعار. بشكل عام ، يمكن أن تتكون شبكة الطبقة الكاملة CC-Link من 1 ماجستير و 64 عبيد. يتم تصرف Master في الشبكة بواسطة PLC ، ويمكن أن يكون العبيد وحدات I/O عن بُعد ، ووحدات الوظائف الخاصة ، والمحطات المحلية مع وحدة المعالجة المركزية و PLC ، وواجهات الإنسان والآلة ، ومحولات التردد ، وجميع أنواع أدوات قياس الأدوات ، والصمامات وأجهزة الأجهزة الميدانية الأخرى.
يمكن أن تكون محطة الرقيق وحدة I/O عن بُعد ، وحدة الوظائف الخاصة ، المحطة المحلية مع وحدة المعالجة المركزية و PLC ، HMI ، العاكس ومختلف أدوات القياس والصمامات وأجهزة الأجهزة الميدانية الأخرى. يحتوي CC-Link على معدل نقل بيانات عالي السرعة يصل إلى 10 ميجابايت/ثانية. بروتوكول الاتصالات الأساسي لـ CC-Link هو معدل نقل البيانات عالي السرعة. يتبع بروتوكول الاتصالات الأساسي لـ CC-Link 485 روبية ، وبشكل عام ، يعتمد CC-Link بشكل أساسي طريقة ربط البث للاتصال ، كما يدعم CC-Link الاتصالات الفورية بين المحطة الرئيسية والمحطة المحلية ومحطة الأجهزة الذكية.
في يوليو 2005 ، تمت الموافقة على CC-Link من قبل لجنة المعايير الوطنية الصينية كوثيقة تقنية إرشادية للمعايير الوطنية الصينية.
تحتوي شبكة CC-Link على وظيفة RAS (الموثوقية ، التوافر ، قابلية الخدمة). تحتوي شبكة CC-Link على وظيفة RAS (الموثوقية ، التوافر ، قابلية الخدمة) ، أي إرجاع تلقائي ، قطع العبيد ، الكشف عن الأخطاء عن طريق ترحيل/سجل الارتباط.
6 Ethernetip
Ethernet/IP هو بروتوكول طبقة التطبيق الصناعية لتطبيقات الأتمتة الصناعية. تم تصميمه فوق بروتوكول TCP/IP القياسي ويستخدم أجهزة وبرامج Ethernet الثابتة لتحديد بروتوكول طبقة التطبيق لتكوين أجهزة الأتمتة الصناعية والوصول إليها والتحكم فيها.
يقسم Ethernet/IP عقد Ethernet إلى أنواع الأجهزة المحددة مسبقًا بطريقة خاصة. يعتمد بروتوكول طبقة تطبيق Ethernet/IP على طبقة بروتوكول التحكم والمعلومات (CIP) ويوفر نظامًا متكاملًا بسلاسة من الطابق الصناعي إلى شبكة المؤسسة. يستخدم Ethernet/IP جميع بروتوكولات Ethernet التقليدية وهو مبني على تقنية Ethernet القياسية ، وهذا يعني أن Ethernet/IP يعمل بشفافية مع جميع أجهزة Ethernet القياسية الحالية. والأهم من ذلك ، أن حقيقة أن Ethernet/IP مبنية على منصة تقنية Ethernet القياسية تضمن أن الأول سيتطور مع تطور الأخير. يعمل مجتمع Pro-Ethernet/IP على إنتاج معيار شامل وقوي ، ويتم العمل على Ethernet/IP من قبل موزعين متعددين ، بما في ذلك المواصفات المخصصة والاختبارات الشاملة في مختبرات الاختبار المعتمدة.
7 ethercat
EtherCat (تكنولوجيا أتمتة التحكم في Ethernet) هي بنية مفتوحة ، نظام FieldBus المستند إلى Ethernet ، الذي يعد اسم Cat بمثابة اختصار لتكنولوجيا أتمتة التحكم. Ethercat هو إيثرنت صناعي حتمي ، تم تطويره لأول مرة من قبل بيخوف في ألمانيا.
يدعم EtherCat جميع طوبولوجيا اتصال الجهاز مثل الخطية والشجرة والخاتم والنجوم ، ويمكن أن تكون الوسائط المادية إما كابلات إيثرنت قياسية 100base-TX أو كابلات الألياف البصرية. مع 100Base-TX كابلات ، يمكن أن تصل المسافة بين المحطات إلى 100 متر. يمكن توصيل ما يصل إلى 65،535 جهازًا بالشبكة بأكملها. يمكن للشبكة بأكملها توصيل ما يصل إلى 65،535 جهازًا. يتم تشكيل بنية حلقة الرقيق الرئيسية باستخدام تكنولوجيا الاتصالات السريعة السريعة Ethernet.