يعد Fieldbus نظام اتصالات ثوريًا مصممًا لتسهيل تبادل البيانات وعمليات التحكم في الأتمتة الصناعية. على عكس الأسلاك التقليدية من نقطة إلى نقطة، حيث يتم توصيل الأجهزة الفردية بشكل منفصل بوحدة تحكم مركزية، يتيح Fieldbus لأجهزة متعددة مشاركة قناة اتصال مشتركة، مما يؤدي إلى تحسين الكفاءة وتقليل تعقيدات الأسلاك.
تاريخ أصل فيلدبوس وأول ذكر له.
يعود مفهوم Fieldbus إلى أوائل السبعينيات عندما تم الاعتراف بالحاجة إلى نظام اتصالات أكثر كفاءة في الأتمتة الصناعية. في عام 1979، شكلت مجموعة من قادة الصناعة مجموعة دراسة Fieldbus (FSG) لاستكشاف هذا المفهوم بشكل أكبر. تم تقديم مصطلح "Fieldbus" رسميًا في عام 1985 عندما أصبحت FSG مؤسسة Fieldbus. منذ ذلك الحين، تطورت تقنيات Fieldbus وانتشرت، مما أدى إلى تحويل مشهد الأتمتة الصناعية.
معلومات مفصلة عن Fieldbus. توسيع الموضوع Fieldbus.
تعمل تقنية Fieldbus على شبكة اتصالات تسلسلية رقمية، مما يسمح لأجهزة مثل أجهزة الاستشعار والمحركات ووحدات التحكم والأجهزة الميدانية الأخرى بالتواصل مع بعضها البعض ومع نظام التحكم المركزي. على عكس الأنظمة التناظرية، يقوم Fieldbus بنقل البيانات بتنسيق رقمي، مما يضمن قدرًا أكبر من الدقة والموثوقية.
تعتمد المبادئ الأساسية لـ Fieldbus على معايير الاتصال المفتوحة، التي تعزز إمكانية التشغيل البيني بين الأجهزة من مختلف الشركات المصنعة. تتيح هذه المعايير المفتوحة للمستخدمين إنشاء أنظمة أتمتة مرنة وقابلة للتطوير، مما يقلل الاعتماد على الحلول الخاصة.
النوعان الأساسيان لتقنيات Fieldbus هما:
-
شبكة جهاز: يُستخدم DeviceNet بشكل أساسي في أتمتة المصانع، ويستخدم بروتوكول شبكة منطقة التحكم (CAN) وهو مناسب تمامًا لتوصيل أجهزة الاستشعار والمشغلات بوحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLCs).
-
بروفيبوس: تقنية Fieldbus المستخدمة على نطاق واسع، تستخدم Profibus مجموعة من معايير RS-485 وIEC 61158. إنه يلبي احتياجات كل من تطبيقات أتمتة العمليات المنفصلة، مما يوفر اتصالات عالية السرعة ومتانة.
الهيكل الداخلي للفيلدباص. كيف يعمل فيلدبوس.
يوجد في قلب نظام Fieldbus بروتوكول الاتصال، الذي يحدد كيفية نقل البيانات وتفسيرها بين الأجهزة. يتكون الهيكل الداخلي لنظام Fieldbus من عدة مكونات رئيسية:
-
الأجهزة الميدانية: هذه هي أجهزة الاستشعار والمحركات والأجهزة الأخرى التي تتفاعل مباشرة مع العمليات الفيزيائية على أرضية المصنع أو المنشأة الصناعية.
-
وحدة واجهة Fieldbus: تُعرف هذه الوحدة أيضًا باسم البوابة، وتعمل كجسر بين شبكة Fieldbus ونظام التحكم المركزي.
-
كابل فيلدبوس: الوسيط المادي الذي تنتقل من خلاله البيانات بين الأجهزة. تم تصميم كابلات Fieldbus لتحمل البيئات الصناعية القاسية.
-
مزود الطاقة: توفر أنظمة Fieldbus عادةً الطاقة للأجهزة الميدانية من خلال كابل الاتصال نفسه، مما يقلل الحاجة إلى أسلاك طاقة منفصلة.
يتضمن عمل نظام Fieldbus تبادل البيانات بشكل دوري بين وحدة التحكم المركزية والأجهزة الميدانية. كل جهاز على الشبكة له عنوان فريد، وتتواصل وحدة التحكم معه باستخدام هذا العنوان. يتيح هذا التبادل الدوري للبيانات مراقبة العمليات والتحكم فيها في الوقت الفعلي، مما يؤدي إلى تحسين الكفاءة وأوقات الاستجابة.
تحليل السمات الرئيسية لبرنامج Fieldbus.
يقدم Fieldbus العديد من الميزات الرئيسية التي تجعله الخيار المفضل في مجال الأتمتة الصناعية:
-
تقليل تعقيد الأسلاك: يلغي Fieldbus الحاجة إلى توصيل الأسلاك من نقطة إلى نقطة، مما يقلل وقت التثبيت والتكلفة بشكل كبير.
-
التوافقية: تضمن المعايير المفتوحة التوافق بين الأجهزة من مختلف الشركات المصنعة، مما يعزز نظام التشغيل الآلي المتنوع والمرن.
-
التواصل في الوقت الحقيقي: يتيح تبادل البيانات الدوري المراقبة والتحكم في الوقت الفعلي، وهو أمر بالغ الأهمية للعمليات الصناعية الحساسة للوقت.
-
القدرات التشخيصية: توفر أنظمة Fieldbus معلومات تشخيصية مفصلة، مما يساعد في استكشاف الأخطاء وإصلاحها والصيانة السريعة.
أنواع Fieldbus وخصائصها
| نوع فيلدبوس | صفات |
|---|---|
| شبكة جهاز | - يستخدم بشكل أساسي في أتمتة المصانع. |
| - يستخدم بروتوكول CAN للاتصال. | |
| - مناسب لتوصيل أجهزة الاستشعار والمحركات بأجهزة PLC. | |
| بروفيبوس | - يستخدم على نطاق واسع في كل من التشغيل الآلي المنفصل وأتمتة العمليات. |
| – يستخدم معايير RS-485 و IEC 61158. | |
| - يوفر اتصالات عالية السرعة والمتانة. |
طرق استخدام Fieldbus:
-
تحكم العملية: يتيح Fieldbus الاتصال السلس بين أدوات العملية ووحدات التحكم والمشغلات، مما يؤدي إلى تحسين كفاءة التحكم في العملية.
-
أتمتة المصانع: في أتمتة المصنع، يعمل Fieldbus على تبسيط تكامل الأجهزة، مما يؤدي إلى تحسين عمليات الإنتاج وتقليل وقت التوقف عن العمل.
-
الإدخال / الإخراج الموزع: يتيح Fieldbus أنظمة الإدخال/الإخراج الموزعة (I/O)، مما يقلل من تشغيل الكابلات ويزيد من مرونة النظام.
-
الكمون والتأخير: في الشبكات الكبيرة، يمكن أن يحدث زمن وصول زائد. يمكن أن يساعد استخدام بروتوكولات Fieldbus عالية السرعة وتقليل حمل الشبكة في تخفيف هذه المشكلة.
-
تدخل EMI: قد يؤدي التداخل الكهرومغناطيسي (EMI) إلى تعطيل اتصال Fieldbus. يمكن لممارسات حماية الكابلات والتأريض المناسبة أن تعالج هذه المشكلة.
-
توافق الجهاز: قد تتمتع الأجهزة من شركات مصنعة مختلفة بمستويات مختلفة من التوافق. يمكن أن يؤدي تحديد أولويات الأجهزة المعتمدة من مؤسسة Fieldbus إلى تخفيف مخاوف التوافق.
الخصائص الرئيسية ومقارنات أخرى مع مصطلحات مماثلة.
| خصائص فيلدبوس | مقارنات مع الأسلاك التقليدية |
|---|---|
| تقليل تعقيد الأسلاك | تتطلب الأسلاك التقليدية اتصالات منفصلة للأجهزة. |
| التوافقية | لا يجوز للأنظمة الاحتكارية التواصل مع بعضها البعض. |
| التواصل في الوقت الحقيقي | قد يكون للأنظمة التناظرية أوقات استجابة أبطأ. |
| القدرات التشخيصية | يمكن أن يكون استكشاف أخطاء الأنظمة التناظرية وإصلاحها أكثر صعوبة. |
مع تطور التكنولوجيا، من المتوقع أن يستمر Fieldbus في التحسن، مما يوفر سرعات أعلى لنقل البيانات، وإجراءات أمنية معززة، وزيادة الدعم لتكامل إنترنت الأشياء. قد يؤدي التقدم في حلول Fieldbus اللاسلكية إلى زيادة تبسيط عمليات التشغيل الآلي وتمكين الاتصال في البيئات البعيدة أو الصعبة.
كيف يمكن استخدام الخوادم الوكيلة أو ربطها بـ Fieldbus.
يمكن أن تلعب الخوادم الوكيلة دورًا مهمًا في تأمين اتصالات Fieldbus وتحسينها. من خلال العمل كوسطاء بين شبكة Fieldbus وقنوات الاتصال الخارجية، يمكن للخوادم الوكيلة:
-
تعزيز الأمن: يمكن أن تساعد الخوادم الوكيلة في حماية شبكة Fieldbus من التهديدات الخارجية، حيث تعمل كحاجز ضد الوصول غير المصرح به.
-
ذاكرة التخزين المؤقت وتحسين البيانات: يمكن للخوادم الوكيلة تخزين البيانات المطلوبة بشكل متكرر، مما يقلل الحمل على شبكة Fieldbus ويحسن أوقات الاستجابة.
-
تصفية حركة المرور: يمكن للخوادم الوكيلة تصفية حركة المرور الواردة والصادرة، مما يضمن السماح بالاتصالات المشروعة فقط على شبكة Fieldbus.
روابط ذات علاقة
لمزيد من المعلومات حول Fieldbus، يمكنك استكشاف الموارد التالية:
