It feels peer to peer (leaderless) replication + data forwarding, like those in Cassandra, is in vogue. And it certainly has its advantages:
But what are the cons of peer to peer compared to the more traditional master->slave? Specifically, what specific system design usage cases where peer to peer is clearly a bad idea vs master slave? I find it hard to coherently and concretely reason about pros and cons of those two. Cùng với sự phát triển không ngừng nghỉ của ngành công nghiệp tự động hóa là sự áp dụng rộng rãi các giao thức truyền thông như: CAN, Modbus RTU, Modbus TCP, Profibus DP, Profibus PA, Hart,... Vậy làm thế nào để chúng ta có thể hiểu chính xác những giao thức ấy là gì cũng như giải pháp hoạt động ra sao? BKAII sẽ giúp các bạn giải đáp những thắc mắc đó. Hôm trước chúng ta đã cùng tìm hiểu về giao thức truyền thông Hart, hôm nay BKAII tiếp tục giới thiệu đến các bạn khái niệm cơ bản về giao thức PROFIBUS nhé! PROFIBUS (Process Field Bus) là một chuẩn cho truyền thông fieldbus trong kỹ thuật tự động hóa và được phát triển lần đầu vào năm 1989 bởi BMBF (phòng giáo dục và nghiên cứu Đức) và sau đó được sử dụng bởi Siemens. Trong sản xuất, các ứng dụng tự động hóa quá trình công nghiệp và tự động hóa tòa nhà, các mạng trường nối tiếp (serial fieldbus) có thể hoạt động như hệ thống truyền thông, trao đổi thông tin giữa các hệ thống tự động hóa và các thiết bị hiện trường phân tán. Chuẩn này cũng cho phép các thiết bị của nhiều nhà cung cấp khác nhau giao tiếp với nhau mà không cần điều chỉnh giao diện đặc biệt. Đặc điểm, phân loại PROFIBUS sử dụng phương tiện truyền tin xoắn đôi và RS485 chuẩn công nghiệp trong các ứng dụng sản xuất hoặc IEC 1158-2 trong điều khiển quá trình. PROFIBUS cũng có thể sử dụng Ethernet/TCP-IP. PROFIBUS là một mạng Fieldbus được thiết kế để giao tiếp giữa máy tính và PLC. Dựa trên nguyên tắc token bus không đồng bộ ở chế độ thời gian thực, PROFIBUS xác định mối quan hệ truyền thông giữa nhiều master và giữa master-slave, với khả năng truy cập theo chu kì và không theo chu kì, tốc độ truyền tối đa lên tới 500 kbit/s (trong một số ứng dụng có thể lên tới 1,5Mbp hay 12Mbp). Khoảng cách bus tối đa không dùng bộ lặp (repeater) là 200m và nếu dùng bộ lặp khoảng cách tối đa có thể đạt được là 800m. Số điểm (node) tối đa nếu không có bộ lặp là 32 và là 127 nếu có bộ lặp. Họ PROFIBUS có 3 kiểu giao thức là: PROFIBUS DP, PA, FMS trong đó PROFIBUS-DP được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay.
Cấu trúc liên kết mạng:
Phương thức truyền thông:
Ưu, nhược điểm: Ưu điểm:
Dù có nhiều ưu điểm song PROFIBUS cũng tồn tại những nhược điểm:
Ứng dụng: Do có rất nhiều ưu điểm nên hiện nay, PROFIBUS được sử dụng rất nhiều trong các hệ thống điều khiển tự động trong công nghiệp, đặc biệt là PROFIBUS DP được sử dụng trong các nhà máy công nghiệp như xi măng, điện, hóa chất, chế biến,...v.v. tại Việt Nam cũng như trên thế giới.
Yêu cầu của HM Interdrink là cần một dây chuyền sản xuất có năng suất cao, hoạt động tin cậy và hiệu quả về kinh tế. Do vậy họ đã quyết định sử dụng PROFIBUS-DP cho quá trình lưu thông dữ liệu chu kỳ nhanh và PROFIBUS-FMS cho lưu thông dữ liệu không đồng bộ với lượng dữ liệu lớn. Hai giao thức được sử dụng cho 2 mức điều khiển khác nhau trong dây chuyền sản xuất.
Deutsche Shell AG quyết định áp dụng một giải pháp tự động hóa tiên tiến dựa trên công nghệ giao tiếp phân tán hiện đại. Phòng điều khiển trung tâm sử dụng phần mềm Total Plant Batch và hệ thống thị giác Honeywell SCAN 3000. Những thiết bị này được nối với Simantic S5 PLC sử dụng Ethernet công nghiệp. Công cụ Commuwin 2 của Endres and Hauser nối trực tiếp với PROFIBUS được sử dụng để cấu hình các bộ truyền tín hiệu E&H. Xét về tổng thể, toàn nhà máy gồm hơn 9000 thiết bị và cảm biến từ 8 nhà sản xuất. Toàn bộ chúng được nối thông với nhau bằng PROFIBUS-DP, PA và AS-Interface.
Nhà máy đóng chai rượu Jonny Walker được công ty Scomagg nâng cấp thiết bị dựa trên nền PROFIBUS giúp điều khiển nhà máy lọc thô. Trong nhà máy này, hỗn hợp rượu uýt-ki được vận chuyển bằng đường ống tới bể chứa pha màu. Tại đây, nó được làm lạnh, lọc và đun nóng. Cuối cùng hỗn hợp được chuyển tới 40 bể chứa đóng chai khác đặt cách đây 500m. Những I/O truyền thống gồm 18 cảm biến nhiệt độ, 18 van điều khiển nhiệt độ, 6 bộ chuyển mạch áp suất, 7 lưu lượng kế, 7 van điều khiển lưu lượng và 1 bộ đếm xung. Còn mạng PROFIBUS nối được 62 bể chứa, trong đó gồm 292 van điều khiển, 19 thước đo mức, 102 bộ chuyển mạch mức, 4 bộ chuyển mạch áp suất, 6 SIL, 15 MCC I/F, 22 nút và 44 đèn. Tổng diện tích nối mạng gần 1 km và tốc độ truyền dữ liệu là 500 kB/s. Toàn mạng có 72 nút trong 5 đoạn PROFIBUS gồm có 900 đầu vào và 500 đầu ra.
Ban lãnh đạo nhà máy đã quyết định sử dụng SIMATIC PCS làm hệ điều khiển trung tâm. Nhằm tiết kiệm công sức lắp đặt và thời gian đưa nhà máy mới vào hoạt động, PROFIBUS được sử dụng để nối thông các thiết bị hiện trường với hệ điều khiển trung tâm. Toàn bộ chuyền sản xuất do 2 nhân viên ngồi trong phòng điều khiển trung tâm giám sát và vận hành. Hai PLC TI505 làm nhiệm vụ điều khiển thời gian thực toàn bộ chuyền sản xuất. Ngoài ra, hai PLC này còn làm chức năng như trạm chủ của PROFIBUS-DP Fieldbus và thực thi nhiệm vụ liên lạc chính bao gồm cấu hình, giám sát và điều khiển. PFOFIBUS truyền tải toàn bộ thông tin từ thiết bị hiện trường đặt phân tán tại nhiều điềm trong nhà máy tới bộ điều khiển trung tâm. Nhiều đường ống và van được sử dụng để trộn các loại nguyên liệu làm kem. Van được điều khiển bằng những môđun điều khiển van ngay tại sàn máy (những môđun này của Festo). Những môđun điều khiển này có hỗ trợ giao thức PROFIBUS-DP và được nối với các bus PROFIBUS-DP như những trạm tớ. Thông qua PROFIBUS-DP, bộ điều khiển trung tâm có thể điều khiển và giám sát trực tiếp toàn bộ van. Xem thêm:
Trên đây là một số kiến thức về giao thức truyền thông PROFIBUS. Hi vọng với những thông tin trên sẽ giúp ích được cho công việc cũng như việc nghiên cứu, học tập của các bạn. Để tìm hiểu thêm về các giao thức khác hay những vấn đề liên quan đến tự động hóa trong công nghiệp các bạn nhớ theo dõi |
