So sánh mạng profibus với can năm 2024
|
PROFIBUS DP vs PA: Sự khác biệt chính là gì? PROFIBUS tiếp tục dẫn đầu công nghệ Fieldbus nối tiếp, mặc dù nó đã ra đời từ năm 1989. Đúng là thế giới đang dần chuyển sang dùng Ethernet công nghiệp để truyền dữ liệu công nghiệp. Tuy nhiên, PROFIBUS vẫn có một tương lai tươi sáng. Show Sự thịnh hành và phổ biến của PROFIBUS trong các ngành công nghiệp sản xuất và chế biến phần lớn là do hai tính năng: khả năng đáp ứng các yêu cầu tự động hóa phức tạp và khả năng giao tiếp giữa các thiết bị của các nhà sản xuất khác nhau mà không cần điều chỉnh giao thức. Có hai biến thể: PROFIBUS DP và PROFIBUS PA. Một trong hai đó là, PROFIBUS DP được coi là "tiêu chuẩn" đơn giản vì nó là tiêu chuẩn thường thấy nhất trong các ứng dụng công nghiệp. Tuy nhiên, cả hai loại đều sử dụng cùng một giao thức nhắn tin và có thể được sử dụng cho các ứng dụng quan trọng và các nhiệm vụ giao tiếp phức tạp. Điều đó nói lên tằng rằng, có những điểm khác biệt chính, vì vậy chúng ta hãy xem xét nhưng điều khác biệt giữa 2 giao thức trên là gì. PROFIBUS DP hoạt động như thế nào? DP là viết tắt của Decentralised Peripherals Thiết bị ngoại vi phi tập trung hay phân tán. Nó được phát triển cho các ứng dụng tự động hóa quy trình và nhà máy khác nhau và sử dụng RS-485 làm lớp vật lý, cho phép khoảng cách cáp dài trong môi trường có nhiều tiếng ồn về điện và có thể hỗ trợ nhiều thiết bị trên cùng một bus. Các tính năng chính của PROFIBUS DP là tốc độ truyền tải cao và trao đổi dữ liệu đơn giản. Nó có thể chạy trên tốc độ truyền từ 9,6kbps đến 12Mbps. Hơn nữa, chiều dài cáp tối đa tỷ lệ nghịch với tốc độ truyền. Nói cách khác, baudrate càng cao, chiều dài cáp càng ngắn. Các thiết bị điển hình là IO từ xa, bộ chuyển đổi tần số, tấm HMI và bộ truyền động. Tín hiệu được truyền qua cáp 2 dây (xoắn đôi) và các đặc tính được tiêu chuẩn hóa bởi tổ chức PROFIBUS quốc tế (PI). PROFIBUS DP thường sử dụng cấu trúc liên kết bus, nơi tất cả các thiết bị được kết nối song song với cáp (xem hình bên dưới). Bạn có thể có tối đa 32 nút trong một phân đoạn, nhưng bộ lặp có thể được sử dụng để mở rộng các phân đoạn và tạo các loại cấu trúc liên kết khác. Bộ lặp cũng có thể dùng như cách ly điện giữa các phân đoạn điện để cách ly nhiễu điện. PROFBUS PA hoạt động như thế nào? PA là viết tắt của Process Automation. Nó được phát triển cho môi trường tự động hóa quy trình, thường đòi hỏi các quy trình chậm hơn và có thể phải đối mặt với các điều kiện cháy nổ hoặc nguy hiểm. Ở đây, sự an toàn và khả năng tương tác là điều cần thiết. Lớp vật lý của PROFIBUS PA là Manchester Encoded Bus Powered Intrinsally Safe (MBP-IS), cho phép truyền dữ liệu đồng bộ. Không giống như biến thể DP, PROFIBUS PA truyền dữ liệu và nguồn điện dọc theo hai dây giống nhau của cáp. Mặc dù các đặc tính của cáp khác nhau nhưng chúng vẫn được tiêu chuẩn hóa bởi PI. Khía cạnh an toàn về bản chất của kiến trúc này đặc biệt thích hợp cho các thiết bị đặt trong môi trường nguy hiểm vì nó hạn chế nguồn điện đi ra hiện trường. Điều này giúp loại bỏ sự cần thiết của phương pháp ngăn chặn truyền thống được sử dụng bởi Modbus. Một sự khác biệt khác với biến thể này là tốc độ truyền tín hiệu. PROFIBUS PA sử dụng 31,25Kbps. Những thay đổi vật lý và tín hiệu này tạo điều kiện thuận lợi cho việc sử dụng các cấu trúc hình sao và các cấu trúc liên kết khác (xem hình bên dưới). Chiều dài cáp được xác định bởi môi trường an toàn dự kiến hoặc Khu vực Ex (Khu vực nguy hiểm nổ danh định). Các bộ điều khiển được thiết kế cho các môi trường nguy hiểm có thể rất đắt, đó là lý do tại sao PROFIBUS PA sử dụng các bộ ghép nối hoặc liên kết DP / PA để kết nối bộ điều khiển hoặc bộ điều khiển PROFIBUS DP với các thiết bị PROFIBUS PA. Bộ ghép DP / PA hoạt động giống như bộ lặp PROFIBUS DP. Tuy nhiên, chúng có giao diện PROFIBUS DP ở một bên và giao diện PROFIBUS PA ở mặt khác. Điều này có thể giúp người dùng tiết kiệm đáng kể tiền bạc, nhưng có một nhược điểm đối với các bộ ghép DP / PA: chúng cho phép truyền dữ liệu chỉ với một tốc độ truyền chậm. Liên kết DP / PA phức tạp hơn. Các liên kết DP / PA được giải thích một cách đơn giản có một hệ thống đệm để cho phép sử dụng tất cả các tốc độ truyền trên PROFIBUS DP. Mặc dù profibus và profinet lướt sơ bộ anh em sẽ cảm thấy có nét tương đồng về tên gọi cũng như khả năng truyền tải các dữ liệu trong hệ thống vận hành lên các địa chỉ ip thông qua mạng ethernet Tuy nhiên; nếu đi sâu về phương thức truyền thông qua cáp và đầu nối thì bản thân giao thức profibus và profinet khác nhau hoàn toàn. Vậy câu hỏi đặt ra: Truyền thông profibus là gì ? So sánh profibus và profinet siemens trong vấn đề kết nối ? Nếu là dây cáp truyền thông giữa profibus và profinet khác nhau; thì hãy nêu luôn dẫn chứng profibus dùng loại cây cáp truyền dữ liệu bằng đầu nối như nào ? Dây profinet có hình dạng ra sao ….. Anh em cùng tìm hiểu ! Profibus là gìThực ra; Profibus được viết tắt bằng tiếng anh tên gọi Process Field-Bus. Là một mạng giao thức trung chuyển các dữ liệu đo đếm được thông qua mạng internet. Mạng gửi dữ liệu Profibus chính thức được đưa vào ứng dụng vào cuối năm 1990 thông qua nhiều phương thức thử nghiệm thực tế trên các dây chuyền sản xuất đơn giản cho đến phức tạp Đễ hiểu hơn thì khái niệm Profibus là một chuẩn giao tiếp ethernet thông qua quy trình tự động hoá Và tất nhiên; những cổng giao tiếp kết nối Profibus đều hướng đến plc của siemens bởi thời đó thiết bị lập tình siemens rất phát triển; và được xem là con rồng công nghệ tương lại vần hành toàn thế giới Nhìn thiết kế các cổng Profibus hay cổng profinet trên bộ lập trình plc của siemens thì 100% chúng được cấu hình giống nhau; nhưng khi cắm vào truyền thông thì quy trình vận hành khác nhau hoàn toàn. Chính vì vậy; nếu như cắm không đúng cổng kết nối kết quả trả về sẽ là zero Ứng dụng và nguyên lý hoạt động giao thức ProfibusTrên cùng một màng truyền thông thì Profibus được hiểu như một bản giao thức tiếp nhận thông tin và phản hồi thông tin một cách nhanh chóng như các mạng truyền thông modbus khác. Tuy nhiên; chúng có một ưu điểm vượt trội đó là khả năng kết nối nhiều tín hiệu modbus khác nhau Các thông tin dữ liệu trong giao thức Profibus luôn chạy theo một chu kỳ cài đặt trước ấn định theo thời gian nhất định Nguyên lý hoạt động của giao thức ProfibusKhi các slave kết nối truyền thông tin về Profibus ( hay còn gọi là các master ) thì lập tức giao thức Profibus sẽ tiếp nhận và giải mã tín hiệu; giữa chúng có sự trao đổi dữ liệu và kiểm soát lẫn nhau. Sau khi quy trình hoàn tất Tại đây có thể dừng lại thông nhất giám sát điều khiển hoặc: Thông tin lại tiếp tục truyền tới một giao thức Profibus tiếp theo. Ví dụ chu kỳ quét và giám sát dữ liệu gồm 3 máy chủ A-B-C; thì A tiếp nhận xử lý chuyển sang cho B. Tiếp đó; B sang C và cuối cùng C quay về A Đơn giản hiểu như này Profibus hoạt động ở chế độ thời gia thực dựa trên sự không đồng bộ giữa các token bus. Giữa chúng có một mối giao lưu dữ liệu giữa các slave và master với tốc độ truyền khác nhau tuỳ vào từng khoảng cách cáp nối Khi vận dụng các giao thức Profibus trong đường truyền sẽ giúp chúng ta loại bỏ được 99% các phần tử gây nhiễu. Bên cạnh đó; Profibus có thể xử lý tổng thể một cách chi tiết đầu vào đầu ra tự động hoá mà không cần phải có sự can thiệp của người dùng sau khi đã được cấu hình chuẩn Profibus có bao nhiêu giao thứcProfibus sinh ra là để làm cầu nối giao tiếp giữa thiết bị lập trình plc và máy tính. Giao thức Profibus có tổng 3 loại:
Trong đó: Giao thức Profibus DP là gìProfibus dp là một phiên bản đầu tiên đối với các giao thức truyền thông profibus thể hiện bản năng như một kênh kết nối hỗ trợ mạnh mẽ giữa cảm biến I/O từ thiết bị đo và hệ thống điều khiển giảm sát, biến tần, động cơ motor, plc… Đối với phiên bản truyền thông bằng giao thức Profibus dp thể hiện tính phi tập trung nhằm hướng tới việc lưu thông dữ liệu về bộ điều khiển trung tâm Khi sử dụng truyền thông profibus dp giúp người dùng hạn chế tối đa mức kinh phí đầu vào cho sản xuất. Đồng thời; giải quyết nhanh gọn vấn đề về tốc độ đường truyền các kênh dữ liệu thông tin Bên cạnh đó; profibus dp còn có thể giải quyết được các vấn đề đường truyền điện áp 24v hoặc dòng điện analog 0-20ma Giao thức Profibus PA là gìGiao thức tự động hoá profibus PA rất được ưu chuống trong các ứng dụng sản xuất; kiểm soát chặt chẽ I/O bằng công nghệ truyền thông dựa trên cáp lõi 2 dây theo tiêu chuẩn quốc tế, đặt tiền đề cho việc cải tiến các chuẩn giao tiếp hart Với loại giao thức này các thiết bị đo và bộ giám sát điều khiển được phép kết nối trao đổi thông tin trên cùng một mạng Điểm nhấn của các giao thức profibus PA giúp các dữ liệu từ thiết bị đo thân thiện với hệ thông tự động hoá điều khiển hơn; tốc độ nhanh hơn và thông tin trả về có tính chuẩn xác cực cao Giao thức Profibus FMS là gìProfibus FMS hay còn gọi giao thức Profisafe là một giao thức truyền thông dữ liệu đa năng có sự kết hợp giữa profibus DP và profibus PA để nâng cấp thành profibus fms Hay nói cách khác giao thức Profibus FMS là cầu nối cho mấy cái thiết bị lập trình plc với dcs Profibus fms tạo nên mạng lưới trao đổi dữ liệu nhanh hơn tất cả; kết hợp nhiều phương thức chuyển đổi tạo nên một cổng giao tiếp đẩy mạnh các thông tin tiếp cận được một cách rộng rãi; và được ứng dụng tỏng nhiều đường truyền tốc độ cao nhưng vẫn bị hạn chế ở một số chức năng nhất định So sánh profibus và ModbusModbus rtu là giao thức tồn tại quá lâu đời được vận hành trong các hệ thông tự động hoá rất nhiều; mặc dù profibus nó sinh sau đẻ muộn nhưng tính năng vượt trội thiết kế gọn gàng; tốc độ đường truyền nhanh chóng Bên cạnh đó; so với modbus thì các giao thức profibus thể hiện tốc độ trao đổi và giải mã các dữ liệu đo đếm được từ thiết bị nhanh hơn; khả năng truyền xa hơn và đặc biệt tốc độ đường truyền giải quyết hoàn toàn các vấn đề tín hiệu nhiễu Nếu mà so sánh thì giao thức modbus được xem như một ông già có kinh nghiệm lâu năm; thì giao thức profibus được ví như một anh thanh niên trẻ; có sức mạnh phi thường với nhiều ý tưởng sáng tạo độc đáo với bước đi nhẹ nhàng tháo vát So sánh profibus và profinetProfinet bản thân nó cũng là một mạng truyền thông di chuyển dữ liệu kết nối về plc để lập trình và xử lý thông tin; giúp người dùng thuận lợi trong việc giám sát và điều khiển hệ thống vận hành trong nhà máy. Anh em có thể tham khảo khái niệm profinet và phương thức để tạo ra truyền thông profinet tại: Bộ chuyển đổi profinet Tại bài tham khảo trên; sẽ giúp chúng ta hiểu sâu hơn giao thức profinet; và cách thức biến đổi các truyền thông modbus thành truyền thông profinet Quay lại vấn đề trên; chúng ta hãy bàn luận về các vấn đề không giống nhau giữa 2 phương thức truyền profibus và profinet thông qua dây cáp; công kết nối và khả năng liên kết các thiết bị trong cùng một mạng lưới Dây cáp kết nối profibus và profinetBiểu trưng của các loại cáp kết nối profibus nó là màu tím thể hiện một phong cách chế tác riêng biệt; nhằm giúp người dùng tránh nhầm lẫn khi mua thiết bị với dây cáp mạng khác. Với profibus thì cáp kết nối nó luôn là lõi 2 dây Trong khi dây cáp profinet nó lại được kết cấu lõi 4 dây đượ bao bọc bởi lớp vỏ màu xanh; lợi thế khi sử dụng dây cáp profinet là độ bền cao; truyền tín hiệu dữ liệu tốt trong nhiều môi trường nhiệt độ tương đối lớn; chịu va chạm tốt trong một số hệ thống giám sát Cổng kết nối profibus và profinet là gìPhải công nhận một điều là mấy cái công kết nối mạng truyền thông profibus nó có sự thiết kế khá đẹp; và đa dạng ứng dụng cho nhiều trường hợp khác nhau Ví dụ như cổng kết nối profibus chuẩn bình thường; có nhiều cổng profibus có thiết kế mặt sau một cổng kết nối y chang thế nhằm mục đích giúp người dùng truyền thông dữ liệu sang một thiết bị lập trình khác Cổng kết nối profinet thì được thiết kế theo cái Jack cắm RJ-45 Ethernet. Loại Jack cắm này rất dễ kết nối và rất linh động trong việc tháo gỡ. Trong khi cổng kết nối profibus phải vặn ốc vào 2 bên Tốc độ mạng truyền thông profinet và profibusDựa trên mạng ethernet thì đối với phương thức truyền thông dữ liệu đo mức; áp suất; ph…. bằng việc ứng dụng giao thức profibus giúp người dùng cải thiện tốc độ truyền dữ liệu lên tới độ 9600 bit / giây Đặc biệt; với việc dùng mạng profibus để kết nối với plc của siemens chúng ta có thể liên kết được tối đa 127 thiết bị đo đạc trên cùng một mạng ip theo địa chỉ nhất định; bằng cách lập trình các thanh ghi thông qua cài đặt cấu hình cho profibus Riêng về các chuẩn giao thức truyền thông profinet luôn có tốc độ cao 100 megabit / giây sử dụng linh hoạt trong việc phản hồi thông tin nhanh chóng. Chính vì tính năng này; kết hợp việc cấu hình mạng profinet thể hiện tên thiết bị trên các địa chỉ ip internet cụ thể. Nên truyền thông các dữ liệu công nghiệp; bằng việc ứng dụng giao thức profinet được vận hành rộng rãi trong nhiều hệ thống nhà máy lớn Mặc dù vậy; đối với cả 2 giao thức profibus và profinet thì tốc độ truyền dữ liệu còn phụ thuộc rất nhiều vào đoạn dây cáp truyền. Tất nhiên; với cáp truyền thông dài 50m khi nào tốc độ di chuyển dữ liệu về các khu vực lập trình cũng nhanh hơn mấy cáp dài 100m hay 200m….. Bảng đánh giá chi tiết profibus và profinetNhững vấn đề đan xen giữa 2 giải pháp truyền thông bằng 2 giao thức phổ biến hiện nay mắc dù khác nhau; nhưng chúng đều cùng 1 quan điểm rất rõ ràng đó chính là thể hiện tính năng gửi dữ liệu đến các máy chủ liên quan giúp người dùng giám sát điều khiển Dưới đây; là bảng tóm gọn thể rõ sự so sánh khác biệt giữa 2 giao thức profibus và profinet rất rõ ràng như một sơ đồ cấu trúc cụ thể để anh em nhìn vào có thể nhận biết rõ ưu nhược điểm của từng ứng dụng giao thức Cấu hình mạng profinetCấu hình mạng profinet là một mô hình truyền thông của profinet thông qua hàng loạt các dữ liệu đi theo đường truyền modbus tcp ip; hoặc modbus rs485 thông qua việc nhận dạng và giải mã; trao đổi thông tin theo cách thức mà người dùng đã cấu hình cài đặt từ trước đó Với mô hình profinet nó thể hiện thời gian thực rất rõ ràng của các thiết bị giám sát theo từng chu kỳ do chúng ta thiết lập ví dụ như thời gian thực thông qua ngày; tháng; năm…. Và chu kỳ truyền thông dữ liệu này nó cứ chạy tuần hoàn liên tục như thế Tất nhiên; các dữ liệu truyền đều thông qua cáp profinet ; trên màn hình sẽ thể hiện rất rõ ràng đâu là kênh dữ liệu chuyên về IO; và đâu là dữ liệu truyền từ giao thức tcp ip Trong cấu hình mạng profinet thể hiện rất rõ các thành phần địa chỉ Mac, địa chỉ ip cho từng máy và tên từng thiết bị cụ thể Vậy có một số câu hỏi đặt ra với cấu hình trên thì: Profinet có khả năng kết nối như thế nào ?Điểm tựa trong các vấn đề kết nối khi chúng ta ứng dụng profinet nó rất đa dạng; với nhiều kênh kết nối khác nhau ví dụ như:
Những kết nối trên được thể hiện thông qua độ lưu trữ băng thông; tốc độ truyền; thời gian thực cho môi chu kỳ giám sát |
