معرفی انواع شبکه پروفی باس

پروفی باس (PROFIBUS) یک شبکه صنعتی استاندارد است که برای اتوماسیون صنعتی و ارتباط بین تجهیزات مختلف به کار می‌رود. این شبکه توسط زیمنس و سایر شرکت‌های عضو سازمان Profibus International توسعه یافته و استاندارد شده است. پروفی باس به دو نوع اصلی تقسیم می‌شود: PROFIBUS DP و PROFIBUS PA. همچنین، پروفی باس FMS نیز در برخی کاربردهای خاص استفاده می‌شود.

1. پروفی باس DP (Decentralized Peripherals)

پروفی باس DP برای ارتباط سریع و کارآمد بین کنترلرهای مرکزی (مانند PLC ها) و دستگاه‌های میدان (مانند سنسورها و عملگرها) طراحی شده است. این شبکه دارای ویژگی‌های زیر است:

  • ارتباط نیم دو طرفه (Half Duplex): به طور همزمان چندین وسیله به باس متصل هستند، ولی در هر لحظه فقط یک ایستگاه می‌تواند فرستنده باشد.
  • سرعت انتقال: از 9.6 کیلوبیت بر ثانیه تا 12 مگابیت بر ثانیه.
  • روش انتقال سیگنال: به صورت سطح ولتاژ تفاضلی بین دو سیم که به استاندارد RS485 معروف است. اگر ولتاژ تفاضلی بین خط A و B عددی بین 0.2- تا 7- ولت باشد، سطح یک و اگر عددی بین 0.2+ تا 12+ ولت باشد، سطح صفر تعریف می‌شود.

هنگام بررسی پروفی باس DP، باید به دو جنبه توجه کرد:

  1. نرم‌افزار: پروتکل انتقال اطلاعات و روش‌های بسته‌بندی و خطایابی اطلاعات، تعداد بیت‌های یک فریم (Frame) و روش ارسال و دریافت این فریم‌ها بین نودهای مختلف بررسی می‌شود.
  2. سخت‌افزار: سخت‌افزاری که پروتکل Profibus DP روی آن اجرا می‌شود، شامل سه نوع اصلی است:
    • الکتریکی با استاندارد RS485: استفاده از کابل پروفی باس.
    • نوری: استفاده از کابل فیبر نوری.
    • بی‌سیم: استفاده از فناوری مادون قرمز.

برای عملکرد صحیح شبکه، ابتدا و انتهای باس باید توسط ترمیناتور بسته شود. ترمیناتور شامل مقاومت‌های Pull-Up (390 اهم) و Pull-Down (390 اهم) بین خطوط A و B، و یک مقاومت 220 اهمی بین خطوط A و B است. این مقادیر مقاومت باعث می‌شوند تا زمانی که باس آزاد است و هیچ ایستگاهی سیگنال نمی‌فرستد، یک ولتاژ معین روی باس قرار گیرد و از ولتاژهای ناخواسته جلوگیری شود.

2. پروفی باس FMS (Fieldbus Message Specification)

پروفی باس FMS دارای نحوه برقراری ارتباط و نوع انتقال سیگنال مشابه پروفی باس DP است و می‌توان به طور همزمان از هر دو نوع در یک شبکه استفاده کرد. FMS معمولاً در جایی که حجم اطلاعات بالاست و نیاز به پردازش اطلاعات وجود دارد، استفاده می‌شود. امروزه با گسترش شبکه‌های صنعتی، استفاده از FMS محدودتر شده و DP به همراه شبکه‌های صنعتی کارایی بیشتری دارد.

3. پروفی باس PA (Process Automation)

پروفی باس PA یک نمونه تکامل یافته از DP است و به گونه‌ای طراحی شده که تغذیه تجهیزات متصل به این شبکه مستقیماً از طریق خط ارتباطی Data تامین می‌شود، که ایمنی بالاتری را فراهم می‌کند. ویژگی‌های اصلی پروفی باس PA عبارتند از:

  • روش انتقال سیگنال: انتقال سیگنال توسط جریان و به روش منچستر (Manchester Coding) انجام می‌شود. لبه بالا رونده سیگنال جریانی معرف بیت صفر و لبه پایین رونده معرف بیت یک است.
  • انتقال فیزیکی: سطح یک جریان +9mA و سطح صفر جریان -9mA را بر روی جریان اصلی باس مدوله می‌کند، که تفاوت اساسی با DP (بر پایه استاندارد RS485) دارد.
  • سرعت انتقال اطلاعات: ثابت و برابر 31.2 کیلوبیت بر ثانیه، که به طول کابل بستگی ندارد.
  • نویزپذیری کم: قابلیت استفاده از کابل‌های شیلددار (STP) و بدون شیلد (UTP).

پروفی باس PA برای کاربردهای اتوماسیون فرآیندهای صنعتی، جایی که نیاز به ایمنی و پایداری بالا است، مناسب می‌باشد.