I. مقدمه
با توسعه مداوم فناوری اتوماسیون صنعتی، انواع پروتکل های ارتباطی برای رفع نیازهای تبادل داده بین دستگاه ها و سیستم های مختلف پدید آمده اند. در این میان Modbus و Profibus به عنوان دو پروتکل ارتباطی صنعتی پرکاربرد، نقش مهمی در زمینه کنترل صنعتی دارند. در این مقاله، Modbus و Profibus به تفصیل از جمله تعاریف، تاریخچه توسعه، ویژگیهای فنی، سناریوهای کاربردی و سایر جنبهها معرفی خواهند شد تا به خوانندگان کمک کند تا این دو پروتکل ارتباطی را بهتر درک کنند.
II. مروری بر پروتکل Modbus
تعریف و مبدا
Modbus یک پروتکل ارتباطی سریال است که در ابتدا توسط Modicon (اکنون بخشی از اشنایدر الکتریک) در سال 1979 برای تحقق تبادل داده بین کنترلکنندههای منطقی قابل برنامهریزی (PLC) و دستگاههای خارجی توسعه یافت. مدباس به دلیل سادگی، سازگاری و مقیاس پذیری به تدریج به یکی از استانداردهای پروتکل ارتباطی در زمینه کنترل صنعتی تبدیل شده است.
مشخصات فنی
(1) ساده و آسان برای استفاده:پروتکل Modbus معماری اصلی-برده را اتخاذ میکند و یک گره اصلی چندین گره برده را در فرآیند ارتباط کنترل میکند. گره اصلی می تواند دستوراتی را برای پرس و جو از داده های گره های برده ارسال کند یا داده ها را در گره های برده بنویسد، در حالی که گره های برده عملیات مربوطه را طبق دستورات انجام می دهند. این ارتباط اصلی{3}}پروتکل Modbus را برای درک و پیاده سازی آسان می کند.
(2) سازگاری قوی:پروتکل Modbus از انواع رسانه های انتقال و روش های اتصال، از جمله ارتباط سریال، ارتباط اترنت و غیره پشتیبانی می کند. علاوه بر این، پروتکل Modbus همچنین انواع فرمت های داده و جمع بندی های کنترلی را برای انطباق با نیازهای دستگاه ها و سیستم های مختلف فراهم می کند.
(3) مقیاس پذیری خوب:پروتکل Modbus از انواع کدهای تابع برای تحقق انواع مختلف عملیات داده پشتیبانی می کند. با افزودن کدهای تابع جدید، عملکردها و کاربردهای پروتکل Modbus را می توان گسترش داد.
(4) سرعت انتقال:Modbus معمولاً برای{0}}انتقال داده با سرعت پایین استفاده میشود و حداکثر سرعت انتقال آن میتواند به 115.2 کیلوبیت در ثانیه برسد، که پروتکل Modbus را برای سناریوهای برنامهای که به عملکرد زمان واقعی- بالا نیاز ندارند، مناسب میکند.
سناریوهای کاربردی
پروتکل Modbus به طور گسترده در اتوماسیون صنعتی، ساختمان های هوشمند، مدیریت انرژی و سایر زمینه ها استفاده می شود. به عنوان مثال، در سیستم اتوماسیون صنعتی، از پروتکل Modbus می توان برای اتصال PLC، حسگرها، محرک ها و سایر دستگاه ها برای تحقق جمع آوری، نظارت و کنترل داده ها استفاده کرد. در زمینه ساختمان های هوشمند می توان از پروتکل Modbus برای اتصال دستگاه های مختلف در سیستم اتوماسیون ساختمان (BAS) برای تحقق مدیریت بهینه انرژی و صرفه جویی در انرژی استفاده کرد.
III. نمای کلی پروتکل Profibus
تعریف و مبدا
Profibus (Process Field Bus) یک استاندارد فیلدباس برای فناوری اتوماسیون است که توسط چهارده شرکت و پنج موسسه تحقیقاتی، از جمله زیمنس AG آلمان، در سال 1987 ترویج شد. Profibus برای ارائه یک روش بسیار کارآمد و قابل اعتماد برای انتقال داده ها برای رفع نیازهای اتوماسیون صنعتی طراحی شده است.
ویژگی های فنی
(1) انتقال سریع-:پروتکل Profibus از انتقال داده با سرعت بالا-پشتیبانی میکند و نرخ انتقال آن میتواند به ۱۲ مگابیت در ثانیه برسد. این باعث می شود که پروتکل Profibus در سناریوهای کاربردی که نیاز به انتقال سریع داده دارند، عملکرد خوبی داشته باشد.
(2) عملکرد زمان واقعی-بالا:پروتکل Profibus دارای درجه بالایی از عملکرد-زمان واقعی است و قادر است وظایف انتقال داده در زمان واقعی را به موقع انجام دهد. این به پروتکل Profibus مزیتی در سناریوهای برنامهای میدهد که به عملکرد{3}زمان واقعی بالا نیاز دارند.
(3) فاصله انتقال طولانی:پروتکل Profibus از انتقال از راه دور پشتیبانی می کند و فاصله انتقال آن می تواند تا چندین کیلومتر برسد. این باعث می شود که پروتکل Profibus برای سناریوهای کاربردی که نیاز به پوشش منطقه بزرگی دارند، مناسب تر باشد.
(4) انواع توپولوژی شبکه:پروتکل Profibus از انواع توپولوژی های شبکه مانند اتوبوس، ستاره، حلقه و غیره پشتیبانی می کند. این پروتکل Profibus را قادر می سازد تا به طور انعطاف پذیر با ساختارهای مختلف شبکه و سناریوهای برنامه سازگار شود.
سناریوهای کاربردی
پروتکل Profibus به طور گسترده در اتوماسیون صنعتی، کنترل فرآیند، سیستم اجرای تولید (MES) و سایر زمینه ها استفاده می شود. در سیستمهای اتوماسیون صنعتی، پروتکل Profibus را میتوان برای اتصال کنترلکنندههای مرکزی، حسگرها، محرکها و سایر دستگاهها برای تحقق{1}}دستیابی، نظارت و کنترل دادهها در زمان واقعی استفاده کرد. در سیستمهای کنترل فرآیند، پروتکل Profibus را میتوان برای اتصال سیستمهای کنترل فرآیند و دستگاههای میدانی برای تحقق{3}} انتقال و پردازش دادهها در زمان واقعی استفاده کرد. در سیستم اجرای ساخت می توان از پروتکل Profibus برای اتصال تجهیزات تولید و سیستم مدیریت برای تحقق بهینه سازی و همکاری فرآیند تولید استفاده کرد.
IV. مقایسه مدباس و پروفیباس
Modbus و Profibus به عنوان دو پروتکل ارتباطی صنعتی از چند جنبه با هم تفاوت دارند. در زیر مقایسه این دو پروتکل است:
سرعت انتقال:سرعت انتقال Profibus بسیار بالاتر از Modbus است که برای سناریوهای کاربردی که نیاز به انتقال داده با سرعت بالا- دارند مناسب است.
عملکرد زمان واقعی-:Profibus عملکرد زمان واقعی- بالایی دارد، در حالی که Modbus نسبتاً ضعیف است. بنابراین، Profibus در سناریوهای برنامهای که به عملکرد{2}}زمان واقعی بالا نیاز دارند، سودمندتر است.
فاصله انتقال:فاصله انتقال Profibus بیشتر از Modbus است که برای سناریوهای کاربردی که نیاز به پوشش منطقه بزرگتری دارند مناسب است.
توپولوژی شبکه:Profibus از انواع توپولوژی های شبکه پشتیبانی می کند، در حالی که Modbus عمدتا از توپولوژی باس استفاده می کند. این باعث می شود Profibus در ساخت ساختارهای پیچیده شبکه انعطاف پذیرتر شود.
V. نتیجه گیری
Modbus و Profibus به عنوان دو پروتکل ارتباطی صنعتی پرکاربرد، نقش مهمی در زمینه اتوماسیون صنعتی دارند. هر کدام دارای ویژگی های فنی منحصر به فرد و سناریوهای کاربردی هستند و کاربران باید هنگام انتخاب پروتکل های ارتباطی با توجه به نیازهای خاص خود را وزن کرده و انتخاب کنند. با توسعه مستمر فناوری اتوماسیون صنعتی، این دو پروتکل برای توسعه اتوماسیون صنعتی بهینه سازی و بهبود خواهند یافت تا سهم بیشتری داشته باشند.