Nội dung bài viết
Profibus là gì ? So sánh sự khác biệt giữa các mạng truyền thông profibus và profinet
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 gì
Thực 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 Profibus
Trên 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 Profibus
Khi 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 thức
Profibus 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:
- Profibus DP
- Profibus PA
- Profibus FMS
Trong đó:
Giao thức Profibus DP là gì
Profibus 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 gì
Giao 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 gì
Profibus 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 Modbus
Modbus 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 profinet
Profinet 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:
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 profinet
Biểu 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 gì
Phải 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 profibus
Dựa 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 profinet
Những 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 profinet
Cấu 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:
- Profinet kết nối rất dễ dàng với plc. Đặc biệt là plc s7 1200, plc s7 1500, plc s7 300 của siemens
- Profinet còn kết nối với các phần mềm lập trình scada, mes/erp…..
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
Tư Vấn Giải Pháp Kỹ Thuật
0972 56 05 06 – 0931 429 989 Mr Thành
Mail: thanh.nguyen@huphaco.vn
Đ/C: Số 12 Đường 310, Rosita Khang Điền, Phường Phú Hữu, TP Thủ Đức, Tp Hồ Chí Minh