کابل پروفی نت

کابل پروفی نت

Profibus و Profinet در حال حاضر دو پیشرو بی‌بدیل در اتوماسیون و شبکه‌های صنعتی هستند. امروز، ما می‌خواهیم از نظر فنی به تکامل آن‌ها و در نهایت تفاوت آن‌ها بپردازیم.

پروفی باس چیست؟

اگر بخواهیم پروفی باس را به زبان ساده تعریف کنیم، در واقع یک راه امن و پایدار برای انتقال داده‌ها در یک سیستم خودکار است. بنابراین، اگر این پروتکل برای اتوماسیون ساخته شده باشد، باید بتواند به طور موثر بین تمام کنترلرها، PLC‌ها، HMI‌ها و دستگاه‌هایی مانند: حسگرها، درایوها، محرک‌ها، مبدل‌ها، فرستنده‌ها، رمزگذارها و موارد دیگر ایجاد کند. از آنجایی که این پروتکل خودکار است، معمولاً انتظار می‌رود که به طور همزمان در فرآیندهای دیجیتال و آنالوگ استفاده شود. پروفی باس اتوماسیون صنعتی را به روشی پایدار، ارزان، همه کاره و سازگار ارائه می‌دهد. یکی از مزایای بزرگ Profibus این است که دارای ساختار و استانداردهای کاملاً مشخصی است که به همه شرکت‌ها اجازه می‌دهد تا در زمینه ساخت و طراحی تجهیزات مناسب برای این نوع پروتکل خاص وارد شوند. Profibus از فناوری ارتباط سریال RS-485 استفاده می‌کند.

اما چرا به آن ارتباط سریال گفته می شود؟

به طور کلی دو راه برای برقراری ارتباط در محیط کارخانه وجود دارد. موازی یا سریال. روش موازی به دو سیم برای هر سیگنال ورودی / خروجی نیاز دارد. البته با توجه به میزان سیگنال‌های ورودی و خروجی مورد نیاز این طرح، در مقابل طرح سریال، طرحی تقریباً ناکارآمد محسوب می‌شود. اکنون کافی است تمام سیگنال‌های ورودی/خروجی را تنها با دو سیم به دستگاه کنترل متصل کنید. روش “ارتباط سریال” سالها قبل از معرفی پروفی باس ابداع شد اما پروفی باس با این روش می‌تواند سرعت ارتباط را افزایش داده و میزان سیم کشی را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.

چرا پروفی باس به این سرعت توانست رشد کند؟

بسیاری از تولیدکنندگان محصولاتی مانند PLC‌ها، درایوها و ابزار دقیق، پروفی باس‌ها را برای محصولات خود تهیه می‌کنند. مزیت Profibus این است که می‌توانید از یک راه حل از پیش طراحی شده مشابه برای هر برنامه استفاده کنید. از طرف دیگر، ProfiBus می‌تواند با سرعت 12 مگابیت در ثانیه کار کند. این سریعترین باس میدانی در دنیای اتوماسیون امروزی است.

پروفی نت چیست؟

PROFINET مبتنی بر اترنت استاندارد است. این همان اترنتی است که در خانه یا محل کار می‌بینید. مانند PROFIBUS، در شبکه‌های PROFINET، PLC، PAC، DCS، حسگرها، محرک‌ها، ربات‌ها، تگ‌های RFID و سایر IOها دارید. مانند Profibus، Profinet به کاربران اجازه می‌دهد تا از مکانیسم توزیع IO برای صرفه جویی در هزینه‌های سیم کشی و نصب استفاده کنند. کاربران حرفه‌ای هنگام طراحی شبکه‌های خود انعطاف بیشتری دارند.

پروفی نت انواع مختلفی از گزینه‌های توپولوژی دارد، از جمله: خطوط، ستاره‌ها، درختان و حلقه‌ها وجود دارد. همچنین، شبکه PROFINET مبتنی بر اترنت است، بنابراین نیازی به سوئیچ اختصاصی نیست. یکی از مزایای بزرگ Profinet این است که می‌توانید با استفاده از سوئیچ‌های استاندارد از سیستم خود استفاده کرده و انعطاف پذیری ایجاد کنید. با سوئیچ 100 مگابیت بر ثانیه می‌توانید به راحتی به این هدف برسید.

انواع پروفی نت

کابل‌های مسی TP رایج‌ترین رسانه انتقالی هستند که برای پیاده‌سازی شبکه‌های Profinet در کاربردهای صنعتی استفاده می‌شوند و معمولاً در سه نوع A، B و C طراحی و ساخته می‌شوند.

پروفی نت تیپ A

رایج‌ترین کابل مورد استفاده در این گروه کابل پروفی نت نوع A است. این کابل از چهار سیم رشته‌ای با مقطع گرد که به صورت جفت به هم تابیده شده‌اند، به صورت متقارن در داخل ساختار کابل قرار گرفته‌اند، با دو لایه محافظ (لایه پلاستیکی و فویل آلومینیومی) به اضافه یک محافظ مسی، این لایه یک رشته سیم است. این نوع کابل دارای روکش پی وی سی بوده و به رنگ سبز است و معمولاً در مصارف صنعتی با نصب ثابت (مانند سینی کابل) استفاده می‌شود. کابل‌های نوع A با 4 جفت سیم پیچ خورده نیز موجود است و عمدتاً در شبکه‌های اترنت صنعتی برای انتقال داده، استفاده می‌شود.

پروفی نت تیپ B

کابل‌های نوع B معمولاً در کاربردهایی استفاده می‌شوند که به تجهیزات ارتعاشی و انعطاف پذیری بالا نیاز دارند.

پروفی نت تیپ C

کابل‌های نوع C معمولا در قطعات متحرک دستگاه‌های سیار و ماشین آلات استفاده می‌شود. کابل پروفی نت نوع C که به عنوان کابل پروفی نت “دنباله” شناخته می‌شود که برای نصب بر روی دستگاه‌های سیار یا قطعات متحرک ماشین آلات‌ها و وسایل سفارشی استفاده می‌شود. این نوع کابل به جای سیم مسی، مجموعه‌ای از رشته‌های مسی نازک را می‌پیچد تا انعطاف پذیری کابل را افزایش دهد. عایق این نوع کابل معمولاً بدون هالوژن و مقاوم در برابر روغن و گریس انتخاب می‌شود. کابل‌های festoon نوع دیگری از کابل‌های نوع C هستند که ساختاری شبیه به کابل‌های دنباله‌دار دارند و در کاربردهایی مانند جرثقیل و ماشین آلات متحرک روی ریل مورد استفاده قرار می‌گیرند.

روکش کابل پروفی نت

PVC رایج‌ترین عایق مورد استفاده برای پوشش‌های خارجی کابل‌های Profinet است. در برابر آب، املاح، الکل‌ها، روغن‌ها و اسیدهای ضعیف در محدوده دمایی 30- تا 70+ درجه سانتیگراد مقاوم است. پلی اتیلن (PE) یکی دیگر از مواد عایق پرکاربرد است که مقاومت بالاتری نسبت به PVC در محیط‌های سخت صنعتی دارد و به ویژه در محیط‌های با رطوبت بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد. کابل‌های عایق پلی اتیلن مشکی هستند و علی رغم استفاده از مواد غیرقابل اشتعال در ساختار کابل، علی رغم مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش، می‌توانند مشتعل شوند. برای نصب در فضای داخلی، یک لایه اضافی از عایق پلی اتیلن روی کابل روکش شده PVC استفاده می‌شود. به این نوع کابل پروفی نت با روکش خارجی دولایه، کابل پروفی نت می‌گویند.

تفاوت پروفی باس و پروفی نت

Profibus یک فیلدباس سریال کلاسیک است. Profinet یک اترنت صنعتی است. به طور خلاصه، Profinnet دارای پهنای باند بیشتر و پیام‌های بزرگ‌تر و سریع‌تر است. توجه داشته باشید که هر دوی این پروتکل‌ها توسط یک سازمان نوشته شده‌اند. شبکه‌های Profibus معمولاً با یک جفت کابل RS-485 بنفش مشخص می‌شوند که از DB9 استاندارد (پورت‌های سریال 9 پین) یا کانکتورهای M12 استفاده می‌کنند. از سوی دیگر، شبکه‌های پروفی نت معمولاً از کابل‌های اترنت کالیبره‌شده سبز استفاده می‌کنند. برای شبکه‌های پروفی نت، رایج‌ترین نوع اتصال RJ45 (سوکت کابل شبکه کامپیوتر و لپ تاپ) است، اما کانکتور M12 برای کاربردهای فیبر نوری نیز استفاده می‌شود.

تفاوت فنی

شبکه PROFIBUS (بر اساس RS-485) می‌تواند داده‌ها را با سرعت 12 مگابیت در ثانیه ارسال کند. شبکه‌های پروفی نت می‌توانند به سرعت 100 مگابیت در ثانیه و حتی بیش از 1 گیگابیت در ثانیه برسند و محدودیتی برای تعداد فضای آدرس وجود ندارد، اما سازندگان سخت‌افزار بر اساس مشخصات سخت افزاری، محدودیت‌هایی برای تعداد آدرس‌ها اعمال می‌کنند. انتقال از RS-485 به اترنت، حرکت به سمت فناوری مدرن‌تر است. PROFINET مبتنی بر اترنت است و با توسعه اترنت تجاری، Profinet نیز از مزایای آن برخوردار است. به عنوان مثال، زمانی که PROFINET راه اندازی شد، استاندارد اترنت 100 مگابیت بر ثانیه بود، اما اکنون PROFINET بر روی اترنت گیگابیتی و بالاتر قابل اجرا است. ارسال به اترنت پهنای باند بالاتر، اندازه پیام بزرگ‌تر و فضای آدرس نامحدود را ارائه می‌دهد.

تفاوت مکانیزم مبادله داده ها

تفاوت مهم دیگر PROFIBUS و PROFINET مکانیسم تبادل داده است. Profibus از تعاملات master-slave و PROFINET از مدل ارائه دهنده، مصرف‌کننده استفاده می‌کند. تعامل Master-Slave به Master اجازه می‌دهد تا تمام دستگاه‌های Slave را در یک جهت کنترل کند. کنترل‌کننده همیشه مستر است و دستگاه IO همیشه slave است، اما مدل ارائه دهنده مصرف‌کننده انعطاف پذیرتر است. در شبکه PROFINET، کنترل‌کننده‌ها و دستگاه‌های IO به‌عنوان مصرف‌کننده و ارائه‌دهنده (master و slave) عمل می‌کنند و از دوگانگی کامل اترنت بهره می‌برند. کنترلر داده‌های خروجی را به عنوان یک ارائه دهنده به دستگاه IO پیکربندی شده ارائه می‌کند و داده‌های ورودی را از دستگاه IO مصرف می‌کند. به زبان ساده، دستگاه‌های IO داده‌های ورودی را ارائه می‌دهند و داده‌های خروجی را مصرف می‌کنند.

پروفی باس و پروفی نت در صنعت

هر دو Profibus و Profinet رهبران شبکه اثبات شده صنعت هستند. هر دو برای نیازهای اتوماسیون پیچیده برنامه‌های کنترل PID، گسسته‌ها، فرآیندها، هیبریدها و کنترل‌های حرکتی مناسب هستند. جای تعجب نیست که Profibus برای مدت طولانی در دسترس بوده است. Profinet یک فناوری جدید است که در زمان معرفی ده‌ها میلیون دستگاه PROFIBUS را نصب کرد. از نقطه نظر فنی و حفظ سرمایه، PROFINET به وضوح برنده بین این دو است.

کدام یک را انتخاب کنیم؟

برای پروژه‌هایی که قبلا PROFIBUS دارند، می‌توانید به اضافه کردن گره‌های PROFIBUS ادامه دهید. با این حال، اگر به اترنت نیاز دارید، منطقی است که یک پروژه کوچک PROFINET اضافه کنید. توصیه می‌کنیم با استفاده از PROFINET با یک پروژه جدید شروع کنید. پروفی نت قطعا شبکه آینده است!

سخن پایانی

Profibus در اکثر مواردی که نیازی به انتقال حجم زیادی از داده‌ها ندارد، گزینه شماره یک برای مهندسان طراح باقی می‌ماند. طراحان ما راحت‌تر از همیشه هستند، بنابراین در صورت انتخاب، ابتدا با کارفرمای خود در مورد هزینه‌ها توافق کنید. اگر از آن راضی هستید، در استفاده از پروفی نت تردید نکنید.