ככל שרמת האוטומציה התעשייתית ממשיכה לעלות, החשיבות של טכנולוגיית האוטובוסים התעשייתיים הופכת יותר ויותר ברורה. כאחת מטכנולוגיות הליבה במגזר התעשייתי, לאוטובוסים תעשייתיים תפקיד חיוני ביצירת תקשורת יעילה וחילופי נתונים בין מכשירים. אפיק תעשייתי מתייחס לקבוצה של קווי אות משותפים המשמשים להעברת מידע ולהקלה על תקשורת בין מודולים; תחת שליטה של מכשיר ראשי, הוא משמש כמסלול להעברת מידע למכשיר קולט ספציפי.
בהתבסס על מיקומם, ניתן לסווג אוטובוסים לאוטובוסים חיצוניים, אוטובוסים פנימיים ואוטובוסים על-שבבים. אוטובוסים חיצוניים נפוצים כוללים RS-232, RS-485, USB ו-CAN (איור 1); אוטובוסים פנימיים נפוצים כוללים HT, I²C ו-SPI (איור 2); ואפיקי מערכת נפוצים כוללים אפיקי נתונים, אפיקי בקרה ואפיקי כתובות.
אוטובוס חיצוני
אוטובוס פנימי
אוטובוסים תעשייתיים נפוצים
אוטובוס CAN
CAN (Controller Area Network) הוא פרוטוקול תקשורת טורית המתוקנן על ידי ISO. ה-CAN bus הוא פרוטוקול תקשורת נתונים סדרתי שפותח על ידי Bosch מגרמניה בתחילת שנות ה-80 כדי להקל על חילופי נתונים בין מערכות הבקרה והבדיקה הרבות ברכבים מודרניים. זהו אפיק רב-מאסטר שיכול להשתמש בכבל-זוג מעוות, כבל קואקסיאלי או סיב אופטי כמדיה תקשורת. קצב התקשורת המרבי יכול להגיע ל-1 Mbps.
אוטובוס EtherCAT
EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology) הוא פרוטוקול תקשורת Ethernet תעשייתי-בעל ביצועים גבוהים שתוכנן במיוחד עבור-מערכות בקרה תעשייתיות בזמן אמת. הוצג בשנת 2003 על ידי Beckhoff Automation מגרמניה, זהו תקן בינלאומי פתוח.
ברשת EtherCAT, נתונים מועברים דרך טבעת או טופולוגיה של רשת ליניארית. כל התקן עבד קורא את הנתונים הדרושים לו ולאחר מכן מעביר מיד את חבילת הנתונים לעבד הבא; תהליך זה נקרא "עיבוד תוך כדי תנועה".
אוטובוס ProfiNet
ProfiNet היא מערכת תקשורת מתקדמת התומכת באוטומציה מבוזרת, שפותחה על ידי סימנס ואיגוד המשתמשים של ProfiBus. ProfiNet=ProfiBus + Ethernet; הוא מתאים את ארכיטקטורת ה-ProfiBus master-ל-Ethernet והוא תקן אפיק אוטומציה המבוסס על טכנולוגיית Ethernet תעשייתי. זה לא רק תומך בטופולוגיות שונות, מה שמקל על אינטגרציה והרחבת מערכות, אלא גם תואם לממשקי Ethernet ופרוטוקולים קיימים; זה לא רק מאפשר שליטה-בזמן אמת בקווי ייצור, אלא גם מספק שירותי נתונים לאינטרנט ולענן באמצעות TCP.
אוטובוס מודבוס
פרוטוקול התקשורת Modbus הומצא על ידי Modicon בשנת 1979 והיה אחד מפרוטוקולי האוטובוס המוקדמים ביותר בשימוש במסגרות תעשייתיות. ישנן גרסאות מרובות של פרוטוקול התקשורת Modbus, כאשר Modbus RTU, Modbus ASCII ו- Modbus TCP הם הנפוצים ביותר.
שיקולים
כדי לעמוד בדרישות המשתנות של תרחישי יישום שונים, יש להבהיר את הגורמים הבאים:
① דרישות עמידה בזמנים: בחר אוטובוס תעשייתי עם יכולות שידור-גבוהות בהתבסס על דרישות העיתוי להעברת מידע במהלך תהליך הייצור. כמה אוטובוסים תעשייתיים נפוצים-מהירים כוללים את EtherCAT, Profinet ו-EtherNet/IP. אוטובוסים אלה כוללים חביון נמוך ורוחב פס גבוה, מה שהופך אותם למתאימים לתרחישים עם דרישות מהירות תקשורת גבוהה.
② נפח נתונים ודרישות-זמן אמת: בחירת אוטובוס תעשייתי מתאים דורשת התחשבות בדרישות נפח הנתונים ו-זמן אמת. אוטובוסים מסוימים, כגון CAN ו-DeviceNet, מתאימים לתרחישים עם נפחי נתונים קטנים ודרישות זמן אמת-נמוכות, בעוד Modbus ו-ProfiBus מתאימים לתרחישים עם נפחי נתונים מתונים ודרישות-זמן אמת גבוהות יותר.
③ אמינות וסובלנות תקלות: שקול סיכונים פוטנציאליים בסביבות תעשייתיות, כגון הפרעות ותקלות בציוד. לדוגמה, האוטובוס של ControlNet מציע יכולות סובלנות-ת לתקלות, מה שהופך אותו למתאים לתרחישים הדורשים אמינות גבוהה. יתר על כן, אוטובוסים מסוימים, כגון EtherCAT ו-ProfiNet, כוללים זיהוי אוטומטי ויכולות -ריפוי עצמי, מה שמבטיח תקשורת אמינה.
④ גמישות ויכולת פעולה הדדית: האם המערכת צריכה לתקשר עם התקנים וציוד מרובים מיצרנים שונים היא גורם נוסף שיש לקחת בחשבון. כמה אוטובוסים תעשייתיים, כגון Modbus ו-OPC UA, מציעים יכולת פעולה הדדית מעולה ותאימות מכשירים, מה שהופך אותם-למתאימים היטב לתרחישים הדורשים תקשורת עם מכשירים מרובים.
שלבי תהליך
לפני בחירת אוטובוס תעשייתי מתאים, מומלץ לבצע את השלבים הבאים:
① ניתוח דרישות: שקול באופן מקיף את תהליך הייצור, דרישות הציוד וצרכים ספציפיים אחרים כדי להבהיר את המאפיינים הספציפיים הנדרשים מהאוטובוס התעשייתי.
② מחקר שוק: השג הבנה מפורטת של התכונות, תרחישי היישום, נתח השוק והעלויות של אוטובוסים תעשייתיים שונים. ניתן לקבל מידע על ידי קריאת דוחות רלוונטיים, השתתפות בתערוכות בתעשייה והתייעצות עם אנשי מקצוע.
③ הערכת ספקים: פנייה לספקי אוטובוסים תעשייתיים שונים תעזור לך להבין טוב יותר את הביצועים, התמיכה הטכנית ושירותים אחרים המוצעים על ידי כל אחד מהם.
④ אימות טכני: באמצעות אימות ובדיקה מעשיים, השוו את הביצועים והאמינות של אוטובוסים תעשייתיים שונים בתוך המערכת (בהתבסס על מדדים כגון מחזור שידור אוטובוס, מחזור שעון, תדר הפעלה ורוחב פס של אוטובוס) כדי לבחור את הפתרון האופטימלי.
נקודות להערה
לאחר בחירת אוטובוס תעשייתי מתאים, שימו לב להיבטים הבאים:
① תאימות התקנים: ודא שהתקנים תואמים לאפיק התעשייתי שנבחר ותומכים בפרוטוקולי התקשורת המתאימים.
② טופולוגיה: בחר טופולוגיית אוטובוס מתאימה-כגון אוטובוס, כוכב, עץ או טבעת-בהתבסס על דרישות המערכת.
③ תחזוקה יעילה: הבן את נהלי התחזוקה ופתרון הבעיות של האוטובוס התעשייתי, ותכנן וניהל את רשת האוטובוסים התעשייתית בצורה מתאימה כדי להבטיח תקשורת יציבה ואמינה.
לבסוף, בעת בחירת אוטובוס תעשייתי, שקול-תכנון ארוך טווח ומדרגיות כדי למנוע החלפות ושדרוגים תכופים.