فیلدباس | سیستم ارتباط دیجیتال دوطرفه که دنیا را متحول کرد

مقدمه‌ای بر شبکه‌ فیلدباس

• پروتکل Device Net

• پروتکل Modbus

• پروتکل ProfiBus

• پروتکل InterBus

• پروتکل ControlNet

• پروتکل HART

• پروتکل EtherCAT

• پروتکل Profinet

• پروتکل AS-i

• پروتکل CAN

• پروتکل Varan

• پروتکل AS-I Interface

• پروتکل Ethernet

• پروتکل CIP

• پروتکل فانتین فیلدباس (فواره) Fountain

علت اصلی وجود تنوع بسیار بالا در پروتکل‌های فیلدباس، رقابت بسیار شدید سازندگان است. چرا که هر یک از سازندگان به دنبال توسعه نسخه‌ای اختصاصی از Fieldbus برای خود بوده است و به همین خاطر طیف گسترده‌ای از پروتکل‌های این سیستم ساخته شده‌اند. اما باید گفت که از میان تمام این پروتکل‌ها، پروتکل‌های Foundation Fieldbus و ProfiBus از محبوب‌ترین‌ها است. باید اشاره کرد که در هنگام طراحی یک شبکه کنترل، باید به پروتکل مورد نظر خود توجهی ویژه داشته باشید. چرا که پروتکل انتخابی شما می‌تواند روی ماژول ارتباطی تاثیر زیادی بگذارد. برای مثال، تمام ماژول‌های ارتباطی با تمام پروتکل‌های این سیستم هماهنگی ندارند.

فیلدباس چگونه کار می‌کند؟

بعد از آشنایی با فیلدباس و پروتکل‌های آن، احتمال این سوال برای شما پیش آمده است که این استاندارد چگونه کار می‌‌کند. در پاسخ به این سوال باید بگوییم که در سیستم‌های قدیمی، از ارتباطات سریال مستقیم برای ارتباط دستگاه‌های شبکه استفاده می‌شد. اما در فیلدباس، تمام دستگاه‌ها می‌توانند به یک نقطه اتصال واحد متصل شوند. حال نقطه اتصال نیز به سیستم مدیریت متصل شده و می‌توان از طریق این فرایند، اطلاعات را در تمام شبکه پخش کرد. باید گفت که انتقال اطلاعات در این استاندارد از طریق ارسال بسته‌های کوچک با روش متوالی انجام می‌شود.

فرمت ارتباطی مورد استفاده در Fieldbus، پیوندهای نقطه‌به‌نقطه میان دستگاه‌های شبکه و کنترل‌کننده‌ها از بین می‌برد. به همین خاطر در این استاندارد، از اتصالات کم‌تری استفاده می‌شود. درواقع به‌جای اتصال تنها دو دستگاه به یکدیگر، شما با استفاده از فیلدباس می‌توانید صدها دستگاه را به یک کنترلر متصل کرده و روی آن‌ها نظارت داشته باشید.

سطوح مختلف فیلدباس (Fieldbus)

یکی از پیش‌نیازهای اصلی برای درک روش عملکرد فیلدباس، آشنایی و درک سطوح و لایه‌های مختلف این استاندارد است. به‌طور کلی سیستم فیلدباس از چهار سطح مختلف تشکیل شده است که شامل سنسورهای شبکه باس، شبکه دستگاه باس، شبکه کنترل باس و شبکه‌های شرکتی باس می‌شوند. باید اشاره کرد که این سطوح، از نظر پیچیدگی ترتیب مشخصی دارند. شبکه‌های سازمانی باس پیچیده‌ترین به‌شمار می‌آید و سنسورهای شبکه باس از کم‌ترین پیچیدگی برخوردار هستند. با این سطوح آشنا می‌شویم.

سنسورهای شبکه باس (BUS)

اصلی‌ترین و ابتدایی‌ترین سطح یک سیستم فیلدباس، سنسورهای شبکه باس هستند. در این سطح دستگاه‌های اصلی مانند سویچ‌ها یا حسگرهای نوری سطح قرار دارند که با یک کابل شبکه متصل هستند. درواقع در این سطح، سیگنال‌های خروجی از کنترلرها به آلارم‌ها یا تجهیزات دیگر از طریق یک کابل منتقل می‌شود.

شبکه دستگاه باس

شبکه دستگاه باس از نظر عملکرد مشابه با شبکه باس است. هرچند که این سطح مقیاسی بزرگ‌تر دارد. این سطح، تعداد زیادی از سنسورها و محرک‌ها را به هم متصل می‌کند که باعث آسان‌تر شدن کنترل انفرادی دستگاه‌های موجود در شبکه می‌شود.

شبکه کنترل باس

نسبت به تمام شبکه‌های مورد استفاده در صنایع، شبکه کنترل باس یکی از پیچیده‌ترین‌ها به‌شمار می‌آید. در این شبکه‌ها، کنترل‌کننده‌های منطقی قابل برنامه‌ریزی (PLC) و ابزارهای هوشمند به یکدیگر متصل شده و به پنل‌های رابط انسانی (HIP) متصل می‌شوند تا پیکربندی و کنترل کامل هر دستگاه موجود در شبکه را ممکن کنند. باید اشاره کرد که ایجاد ارتباطات در این سطح، بسیار پیچیده است.

شبکه‌های سازمانی باس

پیچیده‌ترین و گسترده‌ترین سطح فیلدباس، شبکه‌های سازمانی هستند. در این سطح، رایانه‌ها و دیگر بخش‌ها به یکدیگر متصل می‌شوند. عموما این سطح برای فعالیت از رایانه‌ها استفاده می‌کند و برای جمع‌آوری داده‌های مختلف در مقیاس بسیار بزرگ، انتقال فایل و نظارت رایانه‌ای کاربرد دارد.

توپولوژی شبکه‌های فیلدباس مختلف

عناصر مورد استفاده در فیلدباس (Fieldbus) صنعتی می‌تواند ترتیب بسیار متفاوتی داشته باشند. به همین خاطر شما باید با مهم‌ترین و رایج‌ترین تنظیمات این سیستم آشنایی داشته باشید. در ادامه برخی از رایج‌ترین تنظیمات فیلدباس صنعتی را مرور می‌کنیم:

حلقه: در این توپولوژی، هر گره به‌صورت مستقیم به دو گره دیگر، یکی در هر طرف، متصل می‌شود تا یک مسیر دایره‌ای پیوسته برای عبور داده‌ها تشکیل دهد

خط: این توپولوژی با نام‌های توپولوژی زنجیره‌ای یا اتوبوسی نیز شناخته می‌شود. در توپولوژی خط، گره‌هایی به‌صورت یک‌در‌یک به یک کامپیوتر میزبان متصل می‌شوند

ستاره: در توپولوژی ستاره، هر دستگاه به یک هاب یا گره مرکزی متصل است که به‌عنوان مجرای انتقال داده عمل می‌کند

درخت: همان‌طور که از نام این توپولوژی مشخص است، به شاخه‌های یک درخت شبیه می‌باشد. در این توپولوژی، شبکه‌های ستاره‌ای از طریق توپولوژی‌های خطی به یکدیگر متصل می‌شوند

مزایای فیلدباس چیست؟

همان‌طور که اشاره شد، معرفی فیلدباس باعث شد که صنعت شبکه‌سازی صنعتی برای همیشه متحول و ارتباطات صنعتی به شکلی کارآمدتر اجرا شوند. به همین خاطر این سیستم مزایای بی‌شماری دارد که در ادامه با برخی از مهم‌ترین آن‌ها آشنا می‌شویم: 

1- کاهش هزینه‌های کابل‌کشی

یکی از مهم‌ترین مزایای فیلدباس، کاهش هزینه‌های کابل‌کشی است. در این سیستم شما به صدها دستگاه این امکان را می‌دهید که تنها به یک نقطه اتصال و کنترلر متصل شوند و به همین خاطر تعداد کابل‌های شبکه شما به میزان قابل توجهی کاهش پیدا می‌کند. این امر در مقایسه با پیکربندی سیم‌کشی موازی بسیار محسوس است. باید اشاره کرد که علاوه‌بر کاهش تعداد کابل‌ها، طول آن‌ها نیز بسیار کم‌تر می‌شود.

2- هزینه‌های پایین‌تر

همان‌طور که اشاره شد یکی از مهم‌ترین مزایای فیلدباس، کاهش هزینه‌های کابل‌کشی است. زمانی که در این سیستم شما به اتصال جداگانه هر دستگاه به یک شبکه کنترلر نیاز ندارید، پس کابل‌کشی کم‌تری خواهید داشت. به همین خاطر 

هزینه راه‌اندازی و اجرای یک شبکه با فیلدباس به میزان شدیدی کاهش پیدا می‌کند.

3- نصب آسان‌تر

یکی دیگر از مزایای جذاب سیستم‌های فیلدباس، نصب آسان آن‌ها است. در مقایسه با سیم‌کشی موازی، سیستم‌های فیلدباس کابل‌های بسیار کمتری دارند. به این ترتیب، فرایند برنامه‌ریزی، نصب و سازماندهی یک سیستم فیلدباس معمولا به زمان و تلاش بسیار کمتری نیاز خواهد داشت.

4- افزایش قابلیت اطمینان

سیستم‌های فیلدباس عموما بسیار قابل اعتمادتر از سیم‌کشی موازی و شبکه‌های ارتباطی قدیمی هستند. از آنجا که این سیستم دارای مسیرهای سیگنال کوتاه است، در دسترس بودن و قابلیت اطمینان سیستم بهبود پیدا می‌کند. علاوه بر این، فیلدباس حفاظت بهبود یافته‌ای را در برابر تداخل ارائه می‌دهد که در مورد مقادیر آنالوگ بسیار محسوس خواهد بود.

فیلدباس؛ سیستمی که همچنان رقیب جدی ندارد

با معرفی سیستم فیلدباس (Fieldbus)، بسیاری از صنایع توانستند تا یک شبکه نظارت بسیار موثر، یکپارچه و البته کارآمد را راه‌اندازی کنند. این شبکه‌های جدید علاوه‌بر کارایی بهتر، هزینه اجرای کم‌تری داشتند و اجرای آن‌ها نیز بسیار آسان‌تر بود. صنایع تمام این پیشرفت‌ها را مدیون سیستمی مدرن به نام فیلدباس هستند.

سیوان به عنوان نماینده رسمی و انحصاری برندهای معتبر تجهیزات شبکه های صنعتی محصولات و تجهیزات مختلف مانند سوئیچ های صنعتی، اکسس پوینت های حرفه ای، مبدل ها و کانورتورهای صنعتی را ارائه می کند که از استانداردهای مختلف شبکه های صنعتی پشتیبانی میکنند. برای دریافت مشاوره رایگان و راهکارهای مناسب با سازمان و پروژه های خود می توانید با همکاران ما در واحد فروش در ارتباط باشید.