Fieldbus از دو کلمه Process Fieldbus گرفته شده است و یکی از استانداردهای خانواده Fieldbus محسوب می شود. فیلدباس یک ارتباط دیجیتال چند کاناله دو طرفه بین دستگاه های میدانی هوشمند است. این یک شبکه محلی است که به صنعت اتوماسیون اختصاص داده شده است. این شبکه جایگزین شبکه های کنترل متمرکز با شبکه های کنترل توزیع شده می شود و دستگاه های میدان ایزوله مانند سنسورها / مبدل / محرک ها / کنترل کننده ها را به هم متصل می کند. فیلد باس یک پروتکل ارتباطی دو طرفه است که کنترل بلادرنگ و حلقه بسته بین دستگاه های میدان هوشمند و سیستم های میزبان را ارائه می دهد. میزبان می تواند هر نرم افزاری باشد: از PDA یا لپ تاپ تکنسین گرفته تا سیستم کنترل فرآیند، مدیریت دارایی یا سیستم امنیتی کارخانه.
تعریف فناوری فیلد باس
به عبارت ساده تر فیلدباس راهی برای اتصال دستگاه ها در خطوط تولید کارخانه است. فیلدباس یک سیستم 2 طرفه است. تکنولوژی فیلد باس شبکه ای محلی برای کنترل فرآیندهای اتوماسیون صنعتی است. تمام فیلدباس ها دیجیتال و سریال هستند. Field Bus برای اتصال سنسورها، کنترلکنندهها مانند CNC و PLC و محرکها، موتورهای الکتریکی، کلیدهای روشن/خاموش و وسایل ارتباطی استفاده میشود. در واقع می توان گفت فیلد باس تجهیزات سطح میدان شامل تجهیزات حسگر، کنترل کننده ها و PLC ها و محرک ها را به هم متصل می کند. تفاوت این پروتکل ارتباطی با سایر انواع ارتباط در این است که هدف سایر پروتکل ها فقط انتقال داده است، اما هدف پروتکل فیلدباس فقط برقراری ارتباط نیست بلکه فرآیند کنترل هم مدنظر است. در واقع فیلدباس یک شبکه محلی (LAN) برای تجهیزات ابزار دقیق است که برای کنترل فرآیند و اتوماسیون تولید استفاده می شود.
پروتکلهای متداول فیلدباس (Fieldbus) کدامند؟
سیستم های فیلدباس از یک معماری پروتکل استاندارد استفاده نمی کنند، در عوض، پروتکل های مختلفی را می توان در سیستم های فیلدباس استفاده کرد. این بستگی به هر کسب و کاربرد مورد نیاز دارد. این پروتکل ها می توانند ویژگی های بسیار متفاوتی داشته باشند و این یکی از مهمترین مزایای فیلدباس به عنوان یک استاندارد مدرن و کارآمد است. پروتکل های فیلدباس رایج عبارتند از:
- 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
بیشتر بخوانید: پروتکل ارتباطی مدباس (Modbus) چیست؟
دلیل اصلی تنوع گسترده پروتکل های فیلدباس، رقابت شدید بین تولیدکنندگان است. چرا که هر سازنده سعی کرده نسخه فیلدباس خاصی را برای خود توسعه دهد و به همین دلیل پروتکل های مختلفی برای این سیستم ایجاد شده است. اما باید گفت که در بین تمامی پروتکل ها، پروتکل های Foundation Fieldbus و ProfiBus از محبوب ترین ها هستند. لازم به ذکر است که هنگام طراحی شبکه کنترلی باید به پروتکل مورد نظر توجه ویژه ای داشت. این به این دلیل است که پروتکل انتخاب شده می تواند تا حد زیادی بر ماژول ارتباطی تأثیر بگذارد. به عنوان مثال، همه ماژول های ارتباطی با همه پروتکل های این سیستم سازگار نیستند.
عملکرد فیلدباس چگونه است؟
در سیستم های قدیمی تر، از ارتباط مستقیم برای اتصال دستگاه های شبکه استفاده می شد. اما با فیلد باس، همه دستگاه ها را می توان به یک خط متصل کرد. اکنون نقطه اتصال نیز به سیستم مدیریت متصل است و از طریق این فرآیند می توان اطلاعات را در سراسر شبکه پخش کرد. باید گفت که انتقال اطلاعات در این استاندارد با ارسال متوالی بسته های کوچک انجام می شود. فرمت ارتباطی مورد استفاده در Fieldbus اتصالات نقطه به نقطه بین دستگاه های شبکه و کنترل کننده ها را حذف می کند. بنابراین در این استاندارد از کانکتورهای کمتری استفاده می شود. در واقع، به جای اتصال فقط دو دستگاه به یکدیگر، می توانید صدها دستگاه را به یک کنترلر متصل کنید و از طریق Fieldbus آنها را نظارت کنید.
بیشتر بخوانید: پروتکل هارت (HART) چیست؟
مزایای استفاده از شبکه های صنعتی فیلد باس
- استفاده از این سیستم ها باعث کاهش هزینه های اولیه می شود
- این سیستم ها هزینه های تعمیر و نگهداری را تا حد زیادی کاهش می دهند.
- این شبکه ارتباطی باعث صرفه جویی در هزینه های توسعه و بهینه سازی سیستم می گردد.
- استفاده از این سیستم ها باعث بهبود عملکرد کنترل، کاهش پیچیدگی و بهبود عیب یابی سیستم می شود.
معایب شبکه های صنعتی فیلد باس
با وجود تمام مزایای استفاده از شبکه های صنعتی، این سیستم ها دارای معایبی نیز هستند:
- وابستگی کابل شبکه و اختلال در سیستم در صورت خرابی کابل
- آنها در ارتباط سریال کندتر از سیستم های قدیمی تر هستند
- آنها برای طراحی و پیاده سازی پیچیده تر هستند
- توسط برخی از سازندگان پشتیبانی نمی شود.
سخن پایانی
تا پایان قرن بیستم، شبکه های صنعتی از پروتکل RS232 برای اتصال دستگاه های مختلف به شبکه استفاده می کردند. اما این پروتکل محدودیت های زیادی داشت. به عنوان مثال، تنها امکان اتصال دو دستگاه به یکدیگر وجود داشت. با این حال، در پایان قرن بیستم، Fieldbus معرفی شد و توانست تغییرات عمده ای را در بخش های صنعتی ایجاد کند. این استاندارد هیچ یک از محدودیت های استانداردهای سریال های قدیمی را نداشت و به لطف آن توانست به سرعت محبوب شود. در این مقاله با این استاندارد بین المللی و مزایای آن آشنا شدیم.