پروتکل ارتباطی فیلدباس
احتمالا شما هم نام سیستمهای ارتباطی فیلدباس را شنیدهاید یا با آن مواجه شدهاید. اما آیا میدانید این سیستم ارتباطی برای چه اهدافی ساخته شده است و چطور کار میکند؟ در این مقاله سعی داریم به زبان ساده به سوالات پیرامون این موضوع بپردازیم، پس برای رسیدن به پاسخ سوالها همراه ما باشید.
فیلدباس چیست؟
فیلدباس را میتوان سیستم ارتباطی دیجیتالی دانست که دو طرفه میباشد. در این سیستم ارتباط میان تجهیزاتی مانند کنترلرها، سنسورها و محرکها ایجاد میشود.
به عبارتی فیلدباس شبکه LAN میباشد که برای دستگاههای ابزار دقیق طراحی شده است تا در راستای نظارت پروسه تولید به کار گرفته شود. این یک سیستم قدرتمند با قابلیتهای زیاد است تا عملیاتهای نظارتی میان تجهیزات فیلد را به خوبی ایجاد نماید. در حقیقت Fieldbus از ترکیب فیلد به مفهوم محدودهای که فرآیندهای صنعتی تشکیل شده است و باس که شامل خطوط الکتریکی و نوری میشود که نقش انتقال دادهها را بر عهده دارد، میباشد. هر کنترل و توزیع که میتواند تجهیزات ابزار دقیق یک سیستم را به هم متصل نماید، فیلدباس نامیده میشود.
پروتکل ارتباطی فیلدباس
لازم است متذکر شویم که به جهت منتقل شدن اطلاعات در قسمتهای مختلف، یکسری اصول و قوانینی منظور شده است که پروتکل ارتباطی را شکل میدهد. در این نوع از ارتباط، دو نقطهای که به یکدیگر متصل شده و با هم در ارتباط هستند تا زمانی که اتصال ایجاد شده است، تبادل دادهها به صورت دو طرفه میباشد.
پروتکل ارتباطی میتواند به دو دستورالعمل مهم در فیلدباس پاسخ دهد. اولین فرمان، مکانیزمی است که برای هر یک از بخشهای باس استفاده میشود تا ارسال اطلاعات و دریافت آنها صورت گیرد و دومین فرمان ایجاد هماهنگی و همزمان نمودن تمامی بخشهایی است که در باس موجود میباشد. البته تغذیه تمامی تجهیزات فیلدباس، با کمک خط دو سیم انجام می شود و طول آن مطابق با عواملی مانند سرعت انتقال دادهها، نوع و اندازه سیم و کابل و تغذیهای که بر روی خط باس وجود دارد، میباشند.
قابلیتهای سیستم فیلدباس
یکی از مواردی که میتوان در فیلدباس به آن اشاره نمود این است که انتقال دادهها تماما به صورت کاملا دیجیتالی صورت میگیرد. از همین رو ارتباط ایجاد شده دارای اطمینان بالایی بوده و قدرتمند خواهد بود.
همچنین به جهت آن که بسیاری از توابع کنترلی در تجهیزات فیلد توزیع میشود، بار زیادی بر روی تجهیزات بخش کنترل ایجاد نمیشود. همچنین در سیستم ، Fieldbus متغیرهای تجهیزات میتوانند به سیستم کنترل وارد شده و در جهت بهبود فرآیند، تهیه گزارش و آرشیو عمل نمایند. این موضوع باعث میشود که عملیات کنترل تجهیزات، با دقت بالا و قدرت کافی صورت گرفته و نظارت مناسبی بر فرآیندها به وجود آید. از سویی دیگر این توانمندیهای ارتباطی در فیلدباس که در دستگاههای ابزار دقیق ایجاد میشود، میتواند ایمنی را بالا برده و کیفیت عملکرد دستگاهها را بالا برده و توقف در کارکرد آنها را به شدت کاهش دهد.
مزیتهای فیلدباس
آنچه که میتوان به وضوح به آن اشاره نمود این است که فیلدباس ارتباطی دوطرفه بر مبنای دیجیتال میباشد که در ارتباط کنترلرهایی مانند PLC ، CNC سنسور و محرکها به کار گرفته میشود و بدین ترتیب دادهها از طریق پروتکل ارتباطی منتقل میشود. فیلدباس دارای مزیتهای فراوانی است که میتوان به مواردی همچون پایین آمدن هزینههای مربوط به سیمکشی اشاره نمود. همچنین با اطمینان کامل میتواند اطلاعات را کنترل نموده و از تجهیزات در برابر عواملی مانند نویزها و… محافظت نماید. لازم به ذکر است که به جهت دیجیتالی بودن سیگنالها در این سیستم، نظارت بر درستی اطلاعات از اطمینان بیشتری در مقایسه با سیستم سیگنال آنالوگ برخوردار میباشد. همچنین هنگامی که از سیستمهای توزیعکننده مانند فیلدباس استفاده میشود، امکان تست و عیبیابی با سرعت بیشتر و آسانتر صورت میگیرد.
سیستم کنترلی مرکزی در فیلدباس
هنگامی که از سیستم متمرکز استفاده میشود، تمامی سنسورها، محرکها و کنترلرها به یک مانیتور مرکزی اتصال خواهند داشت که در این سیستم مرکزی بزرگ، امکان دارد تعداد دادههای دریافتی و خروجی به حدی بالا باشد که از ظرفیت سختافزاری رایانه خارج باشد. این موضوع باعث میشود برای دریافت اطلاعات زمان زیادی صرف شود.
همچنین این نوع از سیستمها انعطافپذیر نبوده و از تکنولوژیهای روز نیز بهرهای نبردهاند. از سویی دیگر برای توسعه این نوع از سیستمها مسائل زیادی ایجاد شده و هزینههای بالایی ایجاد میشود.
از همین رو عمدتا انتقال اطلاعات با استفاده از سیستم توزیع صورت میگیرد و فیلدباس به کار گرفته شده و بین نقاط کنترل که به صورت مستقل عمل مینمایند، ارتباط ایجاد میشود. به طوری که در این سیستم تجهیزات بخش پایینتر، هوشمند بوده و کاربر میتواند بر اساس تقاضای سیستم، این تجهیزات را برنامهریزی نماید.
از سویی دیگر این ابزارهای هوشمند میبایست با استفاده از شبکه با دیگر تجهیزات در ارتباط بوده و به خوبی دسترسیهای لازم را با دیگر تجهیزات ذخیره و نگهداری را داشته باشند.
طبقه بندی اتصال تجهیزات
میتوان متذکر شد که تجهیزات را بر اساس نوع سیستم به سه گروه مختلف دستهبندی مینمایند.
۱- input & output در دیجیتال و آنالوگ
تجهیزات این دستهبندی، با استفاده از حلقههای آنالوگ با جریانی بین چهار تا بیست میلیآمپر، به سیستم اتصال مییابند که به صورت کامل جزء به جزء بوده و از سویی دیگر تمامی تجهیزات به صورت مجزا به سیستم کنترلی میزبان وصل خواهند شد.
۲- تجهیزات به صورت ترکیبی دیجیتال و آنالوگ
این تجهیزات برای ارتباط سیستمهای آنالوگ و دیجیتال به کار گرفته میشوند. به طوری که اطلاعات دیجیتالی سوار بر سیگنال های آنالوگ چهار تا بیست میلی آمپر میشوند. این سیگنالهای دیجیتال به گونهای هستند که دارای میانگین صفر بوده و بر میزان خوانش جریان آنالوگ تاثیری نداشته باشند.
۳- تجهیزات تمام دیجیتال
تجهیزاتی که در این گروه قرار میگیرند، اتصال آنها با استفاده از پورتهای RS232 و RS485 بوده و باید دارای driver نرمافزاری باشند. در نهایت میتوان گفت که فیلدباس، خود یک ارتباط دیجیتالی است که دارای بازدهی بالایی بوده و میتواند جایگزین سیستمهای فوق باشد.
منبع: نماتک