प्रोफिबस

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Profibus
PROFIBUS rgb 2010.png
Protocol Information
Type of NetworkDevice Bus, Process Control
Physical MediaTwisted pair, fiber
Network TopologyBus
Device AddressingDIP switch or hardware/software
Governing BodyPROFIBUS&PROFINET International (PI)
Websitewww.profibus.com
प्रोफिबस विद्युत कनेक्टर

प्रोफिबस (आमतौर पर PROFIBUS के रूप में स्टाइल किया जाता है, Process Field Bus के लिए एक सूटकेस के रूप में) स्वचालन में फ़ील्डबस संचार के लिए एक मानक है प्रौद्योगिकी और पहली बार 1989 में BMBF (जर्मन शिक्षा और अनुसंधान विभाग) द्वारा प्रचारित किया गया था और फिर सीमेंस द्वारा उपयोग किया गया था।[1]इसे औद्योगिक ईथरनेट के लिए प्रोफ़िनेट मानक के साथ भ्रमित नहीं किया जाना चाहिए।

प्रोफिबस को खुले तौर पर IEC 61158/61784-1 के प्रकार 3 के रूप में प्रकाशित किया गया है।[2]


उत्पत्ति

PROFIBUS का इतिहास एक एसोसिएशन के लिए सार्वजनिक रूप से प्रचारित योजना पर आधारित है जो 1986 में जर्मनी में शुरू हुई थी और जिसके लिए 21 कंपनियों और संस्थानों ने फ़ील्डबस नामक एक मास्टर प्रोजेक्ट योजना तैयार की थी।[3]लक्ष्य फील्ड डिवाइस इंटरफेस की बुनियादी आवश्यकताओं के आधार पर बिट धारावाहिक फील्ड बस के उपयोग को लागू करना और फैलाना था। इस प्रयोजन के लिए, सदस्य कंपनियाँ उत्पादन (अर्थात असतत या फ़ैक्टरी स्वचालन) और प्रक्रिया स्वचालन के लिए एक सामान्य तकनीकी अवधारणा का समर्थन करने पर सहमत हुईं। सबसे पहले, जटिल संचार प्रोटोकॉल प्रोफिबस एफएमएस (फील्ड बस संदेश विशिष्टता) निर्दिष्ट किया गया था, जिसे संचार कार्यों की मांग के लिए तैयार किया गया था। इसके बाद, 1993 में, सरल और इस प्रकार काफी तेज़ प्रोटोकॉल PROFIBUS DP (विकेंद्रीकृत पेरिफेरल्स) के लिए विनिर्देश पूरा किया गया। प्रोफिबस एफएमएस का उपयोग प्रोफिबस मास्टर्स के बीच डेटा के (गैर-नियतात्मक) संचार के लिए किया जाता है। प्रोफिबस डीपी प्रोफिबस मास्टर्स और उनके दूरस्थ I/O दासों के बीच (नियतात्मक) संचार के लिए बनाया गया एक प्रोटोकॉल है।[4][5]

आज PROFIBUS के दो रूप उपयोग में हैं; सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला PROFIBUS DP, और कम उपयोग किया जाने वाला, एप्लिकेशन विशिष्ट, PROFIBUS PA:

  • प्रोफिबस डीपी (विकेंद्रीकृत परिधीय)[6]इसका उपयोग उत्पादन (फ़ैक्टरी) स्वचालन अनुप्रयोगों में एक केंद्रीकृत नियंत्रक के माध्यम से सेंसर और एक्चुएटर्स को संचालित करने के लिए किया जाता है। कई मानक निदान विकल्प, विशेष रूप से, यहाँ पर केंद्रित हैं।[7]*प्रोफिबस पीए (प्रक्रिया स्वचालन) [8]प्रक्रिया स्वचालन अनुप्रयोगों में एक प्रक्रिया नियंत्रण प्रणाली के माध्यम से मापने वाले उपकरणों की निगरानी के लिए उपयोग किया जाता है। यह संस्करण विस्फोट/खतरनाक क्षेत्रों (खतरनाक क्षेत्रों में विद्युत उपकरण#जोन (वाष्प और गैसें)|पूर्व-क्षेत्र 0 और 1) में उपयोग के लिए डिज़ाइन किया गया है। भौतिक परत (अर्थात् केबल) IEC 61158-2 के अनुरूप है,[9]जो बस के माध्यम से फ़ील्ड उपकरणों को बिजली पहुंचाने की अनुमति देता है, जबकि वर्तमान प्रवाह को सीमित करता है ताकि विस्फोटक स्थिति न बने, भले ही कोई खराबी हो। पीए सेगमेंट से जुड़े उपकरणों की संख्या इस सुविधा द्वारा सीमित है। PA की डेटा ट्रांसमिशन दर 31.25 kbit/s है। हालाँकि, पीए डीपी के समान प्रोटोकॉल का उपयोग करता है, और कपलर डिवाइस का उपयोग करके डीपी नेटवर्क से जोड़ा जा सकता है। बहुत तेज़ डीपी नियंत्रक तक प्रक्रिया संकेतों को प्रसारित करने के लिए बैकबोन नेटवर्क के रूप में कार्य करता है। इसका मतलब यह है कि डीपी और पीए एक साथ मजबूती से काम कर सकते हैं, खासकर हाइब्रिड अनुप्रयोगों में जहां प्रक्रिया और फैक्ट्री ऑटोमेशन नेटवर्क एक साथ काम करते हैं।

2009 के अंत तक 30 मिलियन से अधिक PROFIBUS नोड्स स्थापित किए गए थे। इनमें से 5 मिलियन प्रक्रिया उद्योगों में हैं।[3]


प्रौद्योगिकी

PROFIBUS Protocol (OSI reference model)
OSI-Layer PROFIBUS
7 Application DPV0 DPV1 DPV2 Management
6 Presentation --
5 Session
4 Transport
3 Network
2 Data Link FDL
1 Physical EIA-485 Optical MBP


अनुप्रयोग परत (ओएसआई-परत 7)

इन कार्यों का उपयोग करने के लिए, विभिन्न सेवा स्तर[10]डीपी प्रोटोकॉल का[11]परिभाषित किया गया:[12][13]* डेटा के चक्रीय आदान-प्रदान और निदान के लिए DP-V0

  • एसाइक्लिक डेटा एक्सचेंज और अलार्म हैंडलिंग के लिए DP-V1[14]* समकालिक मोड और डेटा एक्सचेंज प्रसारण के लिए DP-V2 (मास्टर/स्लेव (प्रौद्योगिकी)-टू-स्लेव संचार)

डेटा लिंक परत (ओएसआई-परत 2)

डेटा लिंक परत FDL (फ़ील्ड बस डेटा लिंक) सेवाएँ[15]और प्रोटोकॉल[16]एक हाइब्रिड एक्सेस विधि के साथ काम करें जो मास्टर/स्लेव विधि के साथ टोकन पासिंग को जोड़ती है। PROFIBUS DP नेटवर्क में, नियंत्रक या प्रक्रिया नियंत्रण प्रणालियाँ स्वामी हैं और सेंसर और एक्चुएटर दास हैं।[12][17]

प्रत्येक बाइट में सम समता होती है और इसे स्टार्ट और स्टॉप बिट के साथ अतुल्यकालिक रूप से स्थानांतरित किया जाता है। जब टेलीग्राम के बाइट्स प्रसारित होते हैं तो स्टॉप बिट और अगले स्टार्ट बिट के बीच कोई ठहराव नहीं हो सकता है। मास्टर कम से कम 33 बिट्स (तार्किक 1 = बस निष्क्रिय) के SYN ठहराव के साथ एक नए टेलीग्राम की शुरुआत का संकेत देता है।

विभिन्न प्रकार के टेलीग्राम का उपयोग किया जाता है। उन्हें उनके प्रारंभ सीमांकक (एसडी) द्वारा विभेदित किया जा सकता है:

कोई डेटा नहीं

एसडी1 = 0x10

SD1 DA SA FC FCS ED


परिवर्तनीय लंबाई डेटा

एसडी2 = 0x68

SD2 LE LEr SD2 DA SA FC DSAP SSAP PDU FCS ED


निश्चित लंबाई डेटा

SD3 = 0xA2

SD3 DA SA FC PDU FCS ED


टोकन

एसडी4 = 0xDC

SD4 DA SA


फ़ील्ड्स

SD Start Delimiter
LE Length of protocol data unit, (incl. DA,SA,FC,DSAP,SSAP)
LEr Repetition of length of protocol data unit, (Hamming distance = 4)
FC Function Code
DA Destination Address
SA Source Address
DSAP Destination Service Access Point
SSAP Source Service Access Point
PDU Protocol Data Unit (protocol data)
FCS Frame Checking Sequence, calculated by simply adding up the bytes within the specified length. An overflow is ignored here.
ED End Delimiter (= 0x16)


सेवा पहुंच बिंदु

SAP (Decimal) SERVICE
Default 0 Cyclical Data Exchange (Write_Read_Data)
54 Master-to-Master SAP (M-M Communication)
55 Change Station Address (Set_Slave_Add) – SAP55 is optional and may be disabled if the slave doesn't provide non-volatile storage memory for the station address.
56 Read Inputs (Rd_Inp)
57 Read Outputs (Rd_Outp)
58 Control Commands to a DP Slave (Global_Control)
59 Read Configuration Data (Get_Cfg)
60 Read Diagnostic Data (Slave_Diagnosis)
61 Send Parameterization Data (Set_Prm)
62 Check Configuration Data (Chk_Cfg)


बिट-ट्रांसमिशन परत (ओएसआई-परत 1)

बिट-ट्रांसमिशन परत के लिए तीन अलग-अलग विधियाँ निर्दिष्ट हैं:[9]*विद्युत संचरण के साथ[18][19]ईआईए-485 के अनुसार, बस की स्थिति में 150 ओम की विशेषता प्रतिबाधा वाले मुड़ जोड़ी केबल का उपयोग किया जाता है।[20]बिट दर 9.6 kbit/s से 12 Mbit/s तक उपयोग की जा सकती है। उपयोग की गई बिट दर के आधार पर, दो अपराधी ्स के बीच केबल की लंबाई 100 से 1200 मीटर तक सीमित है। यह ट्रांसमिशन विधि मुख्य रूप से PROFIBUS DP के साथ प्रयोग की जाती है।

  • फाइबर ऑप्टिक्स के माध्यम से ऑप्टिकल ट्रांसमिशन के साथ, तारक संस्थिति |स्टार-, बस टोपोलॉजी|बस- और रिंग टोपोलॉजी|रिंग-टोपोलॉजी का उपयोग किया जाता है। रिपीटर्स के बीच की दूरी 15 किमी तक हो सकती है। रिंग टोपोलॉजी को अनावश्यक रूप से भी क्रियान्वित किया जा सकता है।[17]* एमबीपी (मैनचेस्टर बस संचालित) के साथ [19]ट्रांसमिशन तकनीक, डेटा और फील्ड बस पावर को एक ही केबल के माध्यम से फीड किया जाता है। बिजली को इस तरह से कम किया जा सकता है कि विस्फोट-खतरनाक वातावरण में उपयोग संभव हो सके। बस टोपोलॉजी 1900 मीटर तक लंबी हो सकती है और फील्ड डिवाइस (अधिकतम 60 मीटर शाखाएं) तक शाखा लगाने की अनुमति देती है। यहां बिट दर निश्चित 31.25 kbit/s है। यह तकनीक विशेष रूप से PROFIBUS PA के लिए प्रक्रिया स्वचालन में उपयोग के लिए स्थापित की गई थी।[17]

मोबाइल उपकरणों के लिए स्लाइडिंग संपर्कों के माध्यम से डेटा ट्रांसफर या खुले स्थानों में ऑप्टिकल या रेडियो डेटा ट्रांसमिशन के लिए, विभिन्न निर्माताओं से उत्पाद प्राप्त किए जा सकते हैं, हालांकि वे किसी भी मानक के अनुरूप नहीं हैं।

प्रोफिबस डीपी[6]बैंगनी शीथ के साथ दो कोर स्क्रीन वाली केबल का उपयोग करता है,[18]और 9.6 kbit/s और 12 Mbit/s के बीच की गति से चलता है।[20]नेटवर्क में मौजूद सभी उपकरणों के साथ संचार के लिए पर्याप्त समय देने के लिए नेटवर्क के लिए एक विशेष गति चुनी जा सकती है। यदि सिस्टम धीरे-धीरे बदलते हैं तो कम संचार गति उपयुक्त होती है, और यदि सिस्टम तेजी से बदलते हैं तो प्रभावी संचार तेज गति से होगा। PROFIBUS DP में प्रयुक्त RS485 संतुलित ट्रांसमिशन केवल 31 उपकरणों को एक साथ कनेक्ट करने की अनुमति देता है; हालाँकि, अधिक डिवाइस (126 तक) को जोड़ा जा सकता है या हब या रिपीटर्स (126 तक पहुंचने के लिए 4 हब या रिपीटर्स) के उपयोग से नेटवर्क का विस्तार किया जा सकता है।[7]हब या रिपीटर को भी एक डिवाइस के रूप में गिना जाता है।[21]

प्रोफिबस पीए[8]नीली शीथेड दो कोर स्क्रीन वाली केबल के माध्यम से 31.25 kbit/s की निश्चित गति से चलता है। विस्फोट के जोखिम को कम करने के लिए या उन प्रणालियों के लिए संचार शुरू किया जा सकता है जिन्हें आंतरिक रूप से सुरक्षित उपकरणों की आवश्यकता होती है। PROFIBUS PA में संदेश प्रारूप PROFIBUS DP के समान हैं।

ध्यान दें: PROFIBUS DP और PROFIBUS PA को PROFINET के साथ भ्रमित नहीं किया जाना चाहिए।

प्रोफाइल

प्रोफ़ाइल विशिष्ट उपकरणों या अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए PROFIBUS से उपलब्ध कार्यों और सुविधाओं की पूर्व-निर्धारित कॉन्फ़िगरेशन हैं। वे पीआई कार्य समूहों द्वारा निर्दिष्ट किए जाते हैं और पीआई द्वारा प्रकाशित किए जाते हैं। प्रोफ़ाइल खुलेपन, अंतरसंचालनीयता और विनिमेयता के लिए महत्वपूर्ण हैं, ताकि अंतिम उपयोगकर्ता यह सुनिश्चित कर सके कि विभिन्न विक्रेताओं के समान उपकरण मानकीकृत तरीके से प्रदर्शन करते हैं। उपयोगकर्ता की पसंद प्रतिस्पर्धा को भी प्रोत्साहित करती है जो विक्रेताओं को बेहतर प्रदर्शन और कम लागत की ओर ले जाती है।

उदाहरण के लिए, एनकोडर, प्रयोगशाला उपकरण, बुद्धिमान पंप , रोबोट और संख्यात्मक रूप से नियंत्रित मशीनों के लिए PROFIBUS प्रोफाइल हैं। PROFIBUS के साथ HART और वायरलेस का उपयोग करने और PROFIBUS PA के माध्यम से प्रक्रिया स्वचालन उपकरणों जैसे अनुप्रयोगों के लिए प्रोफ़ाइल भी मौजूद हैं। अन्य प्रोफाइल मोशन कंट्रोल (PROFIdrive) और कार्यात्मक सुरक्षा (Profisafe) के लिए निर्दिष्ट किए गए हैं।

संगठन

PROFIBUS Nutzerorganisation ई.वी. (PROFIBUS उपयोगकर्ता संगठन, या PNO) 1989 में बनाया गया था।[3]यह समूह मुख्य रूप से यूरोप के निर्माताओं और उपयोगकर्ताओं से बना था। 1992 में, पहले क्षेत्रीय PROFIBUS संगठन की स्थापना की गई (स्विट्जरलैंड में PROFIBUS Schweiz)। अगले वर्षों में, अतिरिक्त क्षेत्रीय PROFIBUS और PROFINET एसोसिएशन (RPA) जोड़े गए।

1995 में, सभी आरपीए अंतर्राष्ट्रीय अंब्रेला एसोसिएशन प्रोफिबस और प्रोफिनेट इंटरनेशनल (पीआई) के तहत एक साथ शामिल हो गए। आज, PROFIBUS का प्रतिनिधित्व दुनिया भर में 25 RPAs (PNO सहित) द्वारा किया जाता है, जिसमें 1400 से अधिक सदस्य हैं, जिनमें अधिकांश प्रमुख स्वचालन विक्रेताओं और सेवा आपूर्तिकर्ताओं के साथ-साथ कई अंतिम उपयोगकर्ता भी शामिल हैं।

यह भी देखें

संदर्भ

<संदर्भ> [2] [9] [15] [16] [10] [11] [21]

[3] [4] [12] [7] [20] [18]

[1] [8] [6] [17] [19] [14] [5] [13]

</references>


बाहरी संबंध

  1. ↑ 1.0 1.1 Weigmann, Josef; Kilian, Gerhard (2003). Decentralization with PROFIBUS DP/DPV1: Architecture and Fundamentals, Configuration and Use with SIMATIC S7. Siemens. ISBN 978-3-89578-218-3.
  2. ↑ 2.0 2.1 "Industrial communication networks - Profiles Part 1: Fieldbus profiles". International Electrotechnical Commission (IEC). 2019. IEC 61784-1. Retrieved 2020-04-28.
  3. ↑ 3.0 3.1 3.2 3.3 Bender, Klaus; Freitag, Jörg; Lindner, Klaus-Peter (2009). Milestones: PROFIBUS - 20 years of standards for industrial communication. Karlsruhe: PROFIBUS Nutzerorganisation e.V.
  4. ↑ 4.0 4.1 "PROFIBUS Technology and Application – System Description". Profibus and Profinet International (PI). 2016. Order no. 4.332. Retrieved 2023-02-09.
  5. ↑ 5.0 5.1 Xiu, Ji (2015). PROFIBUS in Practice: System Architecture and Design. CreateSpace Independent Publishing Platform. ISBN 978-1507633045.
  6. ↑ 6.0 6.1 6.2 Mitchell, Ronald (2003). PROFIBUS: A Pocket Guide. ISA. ISBN 978-1556178627.
  7. ↑ 7.0 7.1 7.2 "PROFIBUS Design". Profibus and Profinet International (PI). 2020. Order no. 8.012. Retrieved 2023-02-09.
  8. ↑ 8.0 8.1 8.2 Powel, James; Vandeline, Henry (2012). Catching the Process Fieldbus: An Introduction to Profibus for Process Automation. Momentum Press. ISBN 978-1606503966.
  9. ↑ 9.0 9.1 9.2 "Industrial communication networks - Fieldbus specifications - Part 2: Physical layer specification and service definition". International Electrotechnical Commission (IEC). 2022. IEC 61158-2. Retrieved 2023-02-09.
  10. ↑ 10.0 10.1 "Industrial communication networks - Fieldbus specifications - Part 5-3: Application layer service definition - Type 3 elements". International Electrotechnical Commission (IEC). 2014. IEC 61158-5-3. Retrieved 2023-02-09.
  11. ↑ 11.0 11.1 "Industrial communication networks - Fieldbus specifications - Part 6-3: Application layer protocol specification - Type 3 elements". International Electrotechnical Commission (IEC). 2019. IEC 61158-6-3. Retrieved 2023-02-09.
  12. ↑ 12.0 12.1 12.2 Popp, Manfred (2003). "The New Rapid Way to PROFIBUS DP - From DP-V0 to DP-V2". Profibus and Profinet International (PI). Order no. 4.072. Retrieved 2023-02-09.
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  14. ↑ 14.0 14.1 Xiu, Ji (2013). PROFIBUS in Practice: System Engineering, Trouble-shooting and Maintenance. CreateSpace Independent Publishing Platform. ISBN 978-1493614684.
  15. ↑ 15.0 15.1 "Industrial communication networks - Fieldbus specifications - Part 3-3: Data-link layer service definition - Type 3 elements". International Electrotechnical Commission (IEC). 2014. IEC 61158-3-3. Retrieved 2023-02-09.
  16. ↑ 16.0 16.1 "Industrial communication networks - Fieldbus specifications - Part 4-3: Data-link layer protocol specification - Type 3 elements". International Electrotechnical Commission (IEC). 2019. IEC 61158-4-3. Retrieved 2023-02-09.
  17. ↑ 17.0 17.1 17.2 17.3 Felser, Max (2017). PROFIBUS Manual. epubli GmbH. ISBN 978-3-8442-1435-2.
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  20. ↑ 20.0 20.1 20.2 "PROFIBUS Cabling and Assembly". Profibus and Profinet International (PI). 2020. Order no. 8.022. Retrieved 2023-02-09.
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