א. הקדמה
Fieldbus, כטכנולוגיה מכרעת באוטומציה תעשייתית, חוותה התפתחות ויישום מהירים בשנים האחרונות. הוא פותר אתגרי תקשורת דיגיטלית בין מכשירי שטח כגון מכשירים חכמים, בקרים ומפעילים בהגדרות תעשייתיות, ומאפשר חילופי מידע בין ציוד בקרת שטח ומערכות בקרה- ברמה גבוהה יותר. להופעתה של טכנולוגיית Fieldbus יש יכולות אוטומציה תעשייתיות מתקדמות משמעותית. מאמר זה מספק סקירה מפורטת של סוגי אוטובוסי שטח והמאפיינים שלהם, במטרה להציע לקוראים-הבנה מעמיקה והתייחסות.
II. מבוא לסוגי Fieldbus
PROFIBUS
כאוטובוס מהיר-, PROFIBUS נמצא בשימוש נרחב ברכיבים היקפיים מבוזרים (PROFIBUS-DP). מעבר לתמיכה ב-PROFIBUS-DP ו-FMS, הוא תומך גם בתקן תקשורת הכוננים PROFIBUS MC. PROFIBUS מאופיין במהירות גבוהה, במהימנות ובעלות-יעילות, מה שהופך אותו לאמץ נרחב באוטומציה של עיבוד שבבי, אוטומציה של מבנים, אוטומציה של תהליכים, ייצור חשמל והעברת כוח/הפצה.
EtherCAT
EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology) הוא פתרון Ethernet בזמן אמת לאוטומציה תעשייתית-. הביצועים המדהימים שלה וקלות השימוש ביססו אותה כמובילה בתחום האוטומציה התעשייתית. EtherCAT מציעה מהירות גבוהה, סנכרון וגמישות, העומדת בדרישות אוטומציה תעשייתית מורכבות מגוונות.
Lightbus
Lightbus היא מערכת אוטובוס סיב אופטית מוכחת של Beckhoff עם חסינות EMI יוצאת דופן. הוא כולל התקנה קלה, זרימת נתונים מהירה, מחזורית ודטרמיניסטית. Lightbus אידיאלי עבור סביבות אוטומציה תעשייתיות הדורשות עמידות גבוהה להפרעות אלקטרומגנטיות.
אינטרבוס
Interbus פשוט להגדרה ומספק תקשורת מהירה ואמינה. פרוטוקול ה-master/slave shift שלו מאפשר תקשורת מחזורית יעילה. Interbus מוצאת יישום נרחב באוטומציה תעשייתית, ומצטיינת במיוחד בתרחישים הדורשים יעילות תקשורת גבוהה.
CANopen
CANopen הוא פרוטוקול תקשורת רשת פתוחה המבוסס על CAN (Controller Area Network). על ידי ניצול יעיל של רוחב הפס של האוטובוס, הוא משיג זמני תגובה קצרים של המערכת אפילו בקצבי העברת נתונים נמוכים יחסית. CANopen יורשת את החוזקות המסורתיות של CAN, כגון אבטחת נתונים גבוהה ויכולת ריבוי-מאסטרים.
ControlNet
ControlNet היא מערכת-פתוח רגילה בשדה אוטובוס. הוא מאפשר החלפת נתונים מחזוריים וא-מחזוריים בו-זמנית על גבי האוטובוס ללא הפרעה בין השניים. ControlNet נמצא בשימוש נרחב באוטומציה תעשייתית, ומצטיין במיוחד בתרחישים הדורשים עיבוד סימולטני של מספר סוגי נתונים.
ממשק SERCOS
SERCOS פותחה במקור כמערכת-מהירות גבוהה של סיבים אופטיים עבור כוננים. באמצעות מצמד האפיק של Beckhoff SERCOS, התקני קלט/פלט משיגים-העברת נתונים במהירות גבוהה וזמני מחזור קצרים. ה-SERCOS
הממשק מציע יתרונות משמעותיים ביישומי אוטומציה תעשייתית הדורשים העברת נתונים-במהירות גבוהה.
אתרנט
כסטנדרט המיינסטרים בסביבות משרדיות, Ethernet זכה לאימוץ נרחב גם באוטומציה תעשייתית. הוא מציע קצבי העברת נתונים גבוהים, אינטגרציה קלה עם רשתות קיימות ומגוון רחב של שירותים וממשקים. יתרונות אלה משופרים עוד יותר במוצרי Ethernet של Beckhoff.
PROFINET
PROFINET הוא תקן שפותח על ידי PNO (PROFIBUS User Organization) עבור Ethernet תעשייתי פתוח. הוא עומד בתקני IT שנקבעו בעולם לתקשורת (כגון פרוטוקול TCP/IP), המאפשר שילוב חלק של מערכות אוטומציה תעשייתיות ברשתות IT ארגוניות.
III. ניתוח מאפייני Fieldbus
יכולת-זמן אמת
טכנולוגיית Fieldbus מציעה ביצועים חזקים-בזמן אמת, המאפשרת-מעקב ובקרה בזמן אמת על מכשירי שטח. יכולת-זמן אמת שלו מגיעה לרמות של אלפיות שנייה או אפילו מיקרו-שניות, ועומדת בדרישות-זמן אמת של מערכות בקרת אוטומציה תעשייתית.
אֲמִינוּת
טכנולוגיית Fieldbus מציגה עמידות חזקה להפרעות וסובלנות תקלות, מה שמבטיח פעולה יציבה בסביבות קשות. האמינות שלו באה לידי ביטוי בעיקר בהעברת נתונים יציבה וביכולת פעולה הדדית בין מכשירים.
פְּתִיחוּת
טכנולוגיית Fieldbus משתמשת בפרוטוקולי תקשורת פתוחים, התומכת בגישה מגוונת למכשירים עם תאימות מעולה. פתיחות זו מאפשרת למשתמשים לבחור בחופשיות התקנים ומשלבי מערכות, מה שמפחית את עלויות המערכת הכוללות.
גְמִישׁוּת
טכנולוגיית Fieldbus מציעה גמישות גבוהה, המאפשרת להגדיר ולהרחיב מערכות בהתאם לצרכים בפועל. בין אם מגדילים את כמויות ההתקן, הרחבת הפונקציונליות או שדרוג מערכות, טכנולוגיית Fieldbus מספקת תמיכה חזקה.
חיווט פשוט
טכנולוגיית Fieldbus משתמשת ברשת תקשורת מאוחדת, ומפחיתה משמעותית את החיווט עבור התקני שטח. זה מפשט את התכנון וההתקנה של המערכת תוך הפחתת העלויות הכוללות ומורכבות התחזוקה.
IV. מַסְקָנָה
כטכנולוגיה מרכזית באוטומציה תעשייתית, טכנולוגיית Fieldbus מגלמת יכולת-בזמן אמת, אמינות, פתיחות, גמישות וחיווט פשוט. לסוגים שונים של אוטובוסי שדה יש מאפיינים ברורים, העונים על דרישות אוטומציה תעשייתית מגוונות. עם התקדמות מתמשכת של טכנולוגיית האוטומציה התעשייתית, יישומי Fieldbus בתוך מערכות בקרת אוטומציה תעשייתית יתרחבו יותר ויותר, ויספקו יעילות גבוהה יותר וביצועים משופרים לייצור התעשייתי.