Forstå PROFIBUS og dens rolle i industriel automatisering

Arven fra 4-20 mA-standarden i industrielle processer

4-20 mA-standarden har længe været hjørnestenen i måling og styring af industrielle processer og er anerkendt for sin robusthed og pålidelighed. Denne analoge signaloverførselsmetode er fortsat det hyppigste valg i forskellige industrielle applikationer, hvilket understreger dens vedholdende relevans.
 
 

Skift til Fieldbus-teknologier

Der er i de senere år sket en betydelig ændring med introduktionen af Fieldbus-teknologier, som har ændret kommunikationen i industrielle miljøer.

Fieldbus er et digitalt netværk, der forbinder enheder som følere, transmittere og aktuatorer med reguleringssystemer, hvilket giver mulighed for umiddelbar, distribueret regulering i realtid. 

 

På opdagelse i PROFIBUS

I spidsen for Fiedbus-teknologien står PROFIBUS (Process Field Bus), som er førende på verdensplan inden for Fieldbus-løsninger. PROFIBUS roses for sin effektivitet og de mange fordele, den byder på, herunder:
 

• Omkostningseffektivitet: Reducerer ledningsføringsomkostningerne betydeligt ved at eliminere behovet for direkte forbindelser mellem feltenheder og styresystemer.

• Pålidelighed: Kortere kabellængder øger systemets pålidelighed.

• Diagnosticering: Muliggør avancerede diagnosefunktioner til systemvedligeholdelse.

• Immunitet over for interferens: Sikrer robusthed mod elektrisk støj.

Den omfattende brug af PROFIBUS har skabt et stort netværk af kompatible enheder, hvilket sikrer god kompatibilitet og tilpasningsmuligheder inden for industriel automatisering. 
 
 

Forstå PROFIBUS-varianterne DP og PA

PROFIBUS DP (decentrale perifere enheder) 

PROFIBUS DP optimerer tilslutningsmuligheder på feltenheder ved en decentral tilgang. Ved placering af input/output (I/O)-systemet tættere på feltmålingerne elimineres behovet for individuel ledningsføring af hver enhed tilbage til reguleringssystemet.

Dette master-/enhedsnetværk fungerer på et fysisk RS-485-lag og understøtter flere masterenheder ved hjælp af en token ring-protokol. Det skelner mellem klasse 1- og klasse 2-masterenheder til henholdsvis regelmæssig og on-demand datakommunikation. Denne tilgang giver mulighed for fleksible transmissionshastigheder og netværkskonfigurationer, der dækker forskellige behov.

De to typer af masterenheder: Klasse 1 og klasse 2

• Klasse 1-mastere: er de primære regulatorer, der er ansvarlige for cyklisk anmodning om data fra hver enhed. Dette sikrer realtidskommunikation til processtyring.

• Klasse 2-mastere: håndterer typisk konfiguration eller diagnostik. De kommunikerer acyklisk (ikke-cyklisk) og er normalt ikke permanent forbundet med netværket.

Klasse 1-masteren kan konfigurere transmissionshastigheder (baud-hastigheder) fra 9,6 kbps til 12 Mbps. Den maksimale kabellængde afhænger af den valgte baud-hastighed, hvor lavere hastigheder giver længere afstande (op til 1200 meter), og højere hastigheder giver kortere afstande (ned til 100 meter).

PROFIBUS DP er begrænset til 32 enheder i daisy-chain-konfiguration, men der kan ved brug af repeatere installeres flere enheder.

 

En typisk PROFIBUS DP-installation er vist nedenfor:

PROFIBUS PA (procesautomation) 

PROFIBUS PA er designet specifikt til procesindustrien og kan håndtere langsommere dataændringer, som er typiske for procesautomation.

Ved hjælp af MBP-teknologi (Manchester encoded Bus Powered) i det fysiske lag sikrer PROFIBUS PA egensikkerhed i eksplosionsfarlige miljøer.

PROFIBUS PA muliggør et fleksibelt netværkslayout, der typisk anvender trunk- og spur-konfigurationer, dvs. hovedledning og sideledninger, til sikker og effektiv tilslutning af feltenheder gennem feltbarrierer eller segmentbeskyttere.

Der er to begrænsninger på længden af PROFIBUS PA-segmenter:

• Den samlede segmentlængde må ikke overstige 1.900 meter.
• I egensikre applikationer er sideledningslængderne begrænset til 30 meter.

En typisk PROFIBUS PA-installation er vist nedenfor:

  
 

Teknisk oversigt over PROFIBUS

Ingeniører og teknikere kan ved at forstå de tekniske specifikationer effektivt designe, implementere og fejlsøge i PROFIBUS-netværk. Det sikrer pålidelig og effektiv kommunikation i industrielle automatiseringssystemer. 

Netværksstruktur

• PROFIBUS DP bruger typisk en lineær busstruktur, hvor hver enhed er forbundet i serie langs et enkelt kabel.

• PROFIBUS PA understøtter bus-, stjerne- og ringstruktur og giver fleksibilitet i netværksdesignet for at dække behovene i procesautomatiseringsmiljøer.

Kommunikationsprotokol 

PROFIBUS bruger en token-passing-protokol til at styre kommunikationen mellem enheder i netværket. Det garanterer en struktureret og forudsigelig dataoverførsel.

Det understøtter også master-enhedskommunikation, hvor en eller flere masterenheder styrer dataudvekslingen med enhederne.
 

Dataoverførsel 

PROFIBUS kan arbejde med forskellige baud-hastigheder, fra 9,6 Kbps til 12 Mbps. Den faktiske hastighed afhænger af netværksforhold og kabellængder.

Den maksimale kabellængde ændrer sig med baud-hastigheden: Højere hastigheder kræver kortere kabler, mens lavere hastigheder kan bruge længere kabler, op til 1200 meter ved 9,6 Kbps.

 

Medier og stik 

PROFIBUS DP: Bruger normalt skærmede parsnoede kabler med RS-485-signalniveauer, der på grund af deres robusthed er velegnede til industrielle miljøer.

PROFIBUS PA: Er designet til procesindustrien og bruger Manchester Bus Powered-teknologi (MBP), der giver mulighed for egensikkerhed i potentielt eksplosive atmosfærer.

 

Enhedsadresser 

PROFIBUS-netværk understøtter op til 126 enheder pr. segment, og hver enhed tildeles en unik adresse til kommunikationsformål.
 

Håndtering af fejl 

PROFIBUS indeholder omfattende fejlkontrolmekanismer, herunder cyklisk redundanskontrol (CRC) for at sikre dataintegritet under transmission.
 
 

Fremtiden for PROFIBUS i industriel automatisering

PROFIBUS er et vigtigt fremskridt inden for industriel automatisering og kombinerer den pålidelige ydeevne fra 4-20 mA-standarden med de moderne fordele ved Fieldbus-teknologier.

Dens udbredte brug og løbende forbedringer understreger dens evne til at tilpasse sig de skiftende behov i industrien. Med indførelse af PROFIBUS opnår industrien et stærkt, skalerbart kommunikationssystem, der øger effektiviteten, reducerer omkostningerne og forbedrer både diagnostik og sikkerhed.

 

Lad os tale om dit projekt

Har du et spørgsmål til vores enheder eller brug for teknisk vejledning? Vores eksperter står klar til at hjælpe dig med at finde den helt rette løsning til din applikation.
 

Kontakt os nu