Share

Profibus là gì? Cùng tìm hiểu về giao thức truyền thông Profibus

Profibus là gì?

Profibus (Process Field Bus) là một chuẩn truyền thông fieldbus, được sử dụng trong lĩnh vực kỹ thuật tự động hóa và được phát triển lần đầu vào năm 1989 bởi BMBF (phòng giáo dục và nghiên cứu Đức) và sau đó được sử dụng bởi Siemens. Trong các ứng dụng tự động hóa công nghiệp và tự động hóa tòa nhà, các mạng trường nối tiếp (serial fieldbus) có thể hoạt động như hệ thống truyền thông, trao đổi thông tin giữa các hệ thống tự động hóa và các thiết bị hiện trường phân tán. Chuẩn này cũng cho phép các thiết bị của nhiều nhà cung cấp khác nhau giao tiếp với nhau mà không cần điều chỉnh giao diện truyền thông đặc biệt.

Đặc điểm của Profibus

Profibus là một mạng Fieldbus được thiết kế để giao tiếp giữa máy tính và PLC. Dựa trên nguyên tắc token bus không đồng bộ ở chế độ thời gian thực, PROFIBUS xác định mối quan hệ truyền thông giữa nhiều master và giữa master-slave, với khả năng truy cập theo chu kì và không theo chu kì, tốc độ truyền tối đa lên tới 500 kbit/s (trong một số ứng dụng có thể lên tới 1,5Mbp hay 12Mbp). Khoảng cách bus tối đa không dùng bộ lặp (repeater) là 200m và nếu dùng bộ lặp khoảng cách tối đa có thể đạt được là 800m. Số điểm (node) tối đa nếu không có bộ lặp là 32 và là 127 nếu có bộ lặp.

Profibus sử dụng phương tiện truyền tin xoắn đôi và RS485 chuẩn công nghiệp trong các ứng dụng sản xuất hoặc IEC 1158-2 trong điều khiển quá trình. PROFIBUS cũng có thể sử dụng Ethernet TCP/IP.

Phân loại Profibus

Profibus có 3 kiểu giao thức là: PROFIBUS DP, PROFIBUS PA, PROFIBUS FMS

PROFIBUS DP

PROFIBUS DP là bus cấp thiết bị hỗ trợ cả tín hiệu tương tự và tín hiệu phân tán. PROFIBUS DP được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay cho các đối tượng như hệ thống I/O, điều khiển động cơ và biến tần. DP là viết tắt của “Decentralized Periphery”. Tên gọi này đề cập đến các kết nối I/O, sử dụng giao tiếp nối tiếp tốc độ cao hoàn toàn phi tập trung để kết nối với bộ điều khiển trung tâm.

Profibus DP truyền thông với tốc độ từ 9,6 Kbp -12 Mbp trong phạm vi từ 100-1200m. Nó là PROFIBUS hoạt động trên giao diện RS485 chuẩn và đã được bổ sung một số đặc điểm để phù hợp với các ứng dụng quá trình như đọc/ghi dữ liệu quá trình không theo chu kì, truyền trạng thái thiết bị, cấp nguồn trên bus và an toàn nội tại.

PROFIBUS DP được thiết kế để truyền dữ liệu tốc độ cao tại cấp thiết bị. Trong trường hợp này, các bộ điều khiển trung tâm (PLC, PC) giao tiếp với các thiết bị hiện trường phân tán của chúng (I/O, drive, van…) qua một liên kết nối tiếp tốc độ cao. Hầu hết quá trình truyền dữ liệu với các thiết bị phân tán này được thực hiện theo chu kì. Không kém phần quan trọng, mạng DP có thể có cấu hình ProfiSafe và chúng có thể được sử dụng trong các ứng dụng an toàn SIL3.

PROFIBUS PA

PROFIBUS PA là một fieldbus có chức năng toàn diện thường được sử dụng cho thiết bị cấp quá trình. Ban đầu, giao thức PROFIBUS PA được phát triển như một bước tiến của giao tiếp HART. Nó dành riêng cho các ứng dụng hiện trường, nơi yêu cầu giao tiếp giữa các dụng cụ đo và hệ thống điều khiển. PROFIBUS PA có cấu trúc mạng vật lý tuân theo IEC-61158-2 và truyền thông với tốc độ 31,25 Kbp với phạm vi tối đa 1.900m/phân đoạn. Chuẩn này được thiết kế cho những ứng dụng Intrinsically Safe.

Thiết bị PROFIBUS PA không được kết nối trực tiếp với bộ điều khiển. Điều này được thực hiện trên mạng PROFIBUS DP nhanh hơn và tiếp cận thông qua bộ ghép nối hoặc liên kết. Bộ ghép nối/liên kết hoạt động như một giao diện mạng và cung cấp năng lượng cho bus.

Có thể thiết kế kết nối an toàn trên mạng PA, có nghĩa là các thiết bị kết nối với chúng có thể hoạt động trong các khu vực nguy hiểm.

Thông thường, có ít thiết bị hơn trên một bus an toàn của mạng PA khi so sánh với mạng thông thường, nhưng điều này phụ thuộc vào một số yếu tố quyết định số lượng thiết bị tối ưu cho mỗi loại. Ví dụ: dòng tiêu thụ thiết bị, chiều dài bus, loại cáp, v.v.

PROFIBUS FMS

PROFIBUS FMS cung cấp cho người dùng nhiều lựa chọn chức năng khi so sánh với các biến thể khác. Đây là giải pháp trong tiêu chuẩn truyền thông chung có thể được sử dụng để giải quyết các nhiệm vụ truyền thông phức tạp giữa PLC và DCS. Biến thể này hỗ trợ giao tiếp giữa các hệ thống tự động hóa bên cạnh việc trao đổi dữ liệu giữa các thiết bị thông minh, thường được sử dụng ở cấp độ điều khiển. Gần đây, vì chức năng chính của nó là giao tiếp ngang hàng, nó đang được thay thế bằng ứng dụng trong Ethernet.

Ưu, nhược điểm của Profibus

Ưu điểm của Profibus

  • Được sử dụng rộng rãi, hoạt động ổn định, đơn giản, đáng tín cậy dễ mở rộng hệ thống.
  • Hỗ trợ mạng tại các cấp độ thiết bị, điều khiển quá trình.
  • Sẵn có giao diện cho các ứng dụng variable speed drive và trung tâm điều khiển động cơ (Profibus DP).
  • Sử dụng trong môi trường an toàn (Intrinsically Safe) (đối với các thiết bị Profibus PA).
  • Các cổng nối (gateway) cho phép tích hợp Profibus PA trực tiếp với mạng Profibus DP.
  • Giao diện chủ (host) sẵn có cho hầu hết PLC, DCS và các hệ thống máy tính.
  • Thiết bị gateway hỗ trợ trực tiếp các mạng bus sensor chi phí thấp hơn, đặc biệt là AS-Interface.

Dù có nhiều ưu điểm song PROFIBUS cũng tồn tại những nhược điểm:

Nhược điểm của Profibus

  • Profibus DP không hỗ trợ ứng dụng Intrinsically Safe.
  • Những yêu cầu rằng buộc về hệ thống dây cáp, điện, tiếp đất, bọc và đầu cuối phải được tính đến trong quá trình thiết kế và lắp đặt.

Sự khác biệt giữa PROFIBUS và PROFINET

Khi chúng ta nói về PROFIBUS, chúng ta đang nói về một giao thức truyền thông kỹ thuật số truyền thống và nổi tiếng đã được triển khai trong các ngành và ứng dụng khác nhau. Giao thức này dựa trên giao tiếp nối tiếp và đã mang lại rất nhiều lợi ích cho ngành.

PROFINET là một giao thức dựa trên Ethernet công nghiệp. PROFINET hỗ trợ giao tiếp nhanh hơn và cũng có nhiều băng thông hơn. Điều này có nghĩa là một thông điệp được trao đổi trên mạng PROFINET có thể chứa nhiều thông tin hơn một thông điệp trên PROFIBUS.

PROFIBUSPROFINET
Tổ chứcPI
Application profilesGiống nhau
conceptsEngineering, GSDs
Lớp vật lýRS-485Ethernet
Tốc độ12 Mbit/s1 Gbit/s hoặc 100 Mbit/s
Thông điệp244 bytes1440 bytes (cyclic)^
Address space126unlimited
TechnologyMaster/slaveProvider/consumer
ConnectivityPA + other*Many buses
WirelessPossible*IEEE 802.11, 15.1
motion32 axes>150 axes
Machine-to-machineNoYes
Vertical integrationNoYes
^ with multiple telegrams: lên tới 2^32-65 (acyclic)
* không có thông số kỹ thuật, nhưng có sẵn các giải pháp

Với những thông tin được cung cấp ở trên về FROFIBUS, Tự động hóa ZTECH hy vọng rằng nó có thể giúp ích được cho các bạn. Xin cảm ơn!

TỰ ĐỘNG HÓA CÔNG NGHIỆP ZTECH

Website: tudonghoaztech.com

Fanpage: https://www.facebook.com/