امروزه با گسترش تکنولوژی ارتباطات، این امکان فراهم شده است که بین وسایل مختلف با روش‌های مختلف ارتباط برقرار کنیم. مثلا گوشی تلفن همراه را به تلویزیون وصل می‌کنیم یا در محیط‌های اداری کامپیوترها را با هم شبکه می‌کنیم. همه این روش‌های ارتباطی در قالب یک فرایند استاندارد و مشخص تعرف می‌شود. در سیستم‌های اتوماسیون صنعتی هم تعداد زیادی تجهیز الکترونیکی، اعم از سنسور، عملگر و کنترلر وجود دارند که باید با یکدیگر تبادل اطلاعات داشته باشند. برای ایجاد ارتباط بین تجهیزات صنعتی و ایجاد یک شبکه صنعتی پروتکل‌های استانداردی تعریف شده است که بسته به نیاز و کاربرد شبکه می‌توان از آن‌ها استفاده کرد. در این مقاله پروتکل‌های رایج در شبکه‌های صنعتی را معرفی می‌کنیم. با ماهر همراه باشید.
آکادمی ماهر در حال آماده‌سازی دوره آموزش PLC زیمنس است که در این دوره نحوه استفاده از پروفیباس و پروفینت به صورت عملی و کاربردی آموزش داده خواهد شد.
شبکه صنعتی چیست؟
شبکه صنعتی که گاهی به آن فیلدباس هم گفته می‌شود، یک بستر ارتباطی برای اتصال تجهیزات کنترلی و ابزاردقیق در سیستم اتوماسیون صنعتی است. یک شبکه صنعتی استاندارد با ایجاد یک مسیر ارتباطی امن، امکان انتقال سیگنال‌های آنالوگ و دیجیتال استاندارد بین سیستم کنترلی، سنسورها و عملگرهای یک پروسه صنعتی را فراهم می‌کند.
برای اجرای یک شبکه صنعتی استاندارد، باید سازوکار سخت‌افزاری و نرم‌افزاری دقیق برای پیاده‌سازی شبکه تعریف شود. برای مثال، نوع و تعداد رشته کابل‌های انتقال اطلاعات و طول مجاز آن‌ها و همچنین تجهیزات واسط مانند روترها، مالتی‌پلکسرها و جانکشن‌باکس‌ها باید مشخص باشد. علاوه بر آن، یک شبکه باید بتواند با انواع توپولوژی‌های اتصال تجهیزات در شبکه سازگاری داشته باشد. در شکل ۱ انواع رایج توپولوژی اتصال اجزای شبکه را مشاهده می‌کنید.
به جز محیط انتقال فیزیکی و تجهیزات مورد نیاز شبکه، باید ویژگی‌های نرم‌افزاری آن نیز تعریف شود. برای مثال، قالب اطلاعات (Data Frame)، نحوه کدگذاری، طول هر بسته دیتا، فرکانس انتقال دیتا و نرم‌افزارهای مورد نیاز برای پیکربندی شبکه باید به صورت دقیق، تعیین و طراحی شوند.
پروتکل‌های پرکاربرد در شبکه صنعتی
تعیین نحوه پیاده‌سازی یک شبکه صنعتی به وسیله پروتکل‌هایی انجام می‌شود که توسط استاندارد IEC61158 تأیید شده‌اند. این پروتکل‌ها، قابلیت‌ها و ویژگی‌های مختلفی دارند که بسته به محل کاربرد آن‌ها پروتکل ارتباطی مناسب انتخاب می‌شود. در ادامه، بعضی از پروتکل‌های متداول و پرکاربرد شبکه صنعتی را شرح می‌دهیم.
پروتکل مدباس (Modbus)
پروتکل مدباس از پروتکل‌های پرکاربرد در صنعت است و اصطلاحاً یک «پروتکل باز» (Open Protocol) به شمار می‌رود. پروتکل باز به پروتکلی گفته می‌شود که مشخصه‌های آن در اختیار همگان قرار داده شده است و هر کسی به صورت آزاد یا از طریق لایسنس می‌تواند به آن‌ها دسترسی داشته باشد. پروتکل‌های باز توسط بسیاری از متخصصان، گروه‌ها و کمپانی‌ها پشتیبانی می‌شوند؛ بنابراین، برای بیشتر تجهیزات و کاربردها به راحتی قابل استفاده هستند.
نسخه‌های مختلف پروتکل مدباس
نسخه‌های متعددی از پروتکل مدباس مورد استفاده قرار می‌گیرند. از رایج‌ترین نسخه‌های مدباس می‌توان موارد زیر را نام برد که هر یک برای کاربرد خاص و سطح ویژه‌ای از اتوماسیون صنعتی به کار می‌روند.
- مدباس RTU
- مدباس TCP
- مدباس ASCII
- مدباس Plus
بسترهای فیزیکی انتقال در پروتکل مدباس
اگر پروتکل‌های ارتباطی بی‌سیم را کنار بگذاریم، هر پروتکل ارتباطی برای انتقال دیتا به یک واسط فیزیکی نیاز دارد. پروتکل مدباس می‌تواند از طریق چند بستر استاندارد مختلف، اطلاعات را بین تجهیزات شبکه منتقل کند. از جمله بسترهای فیزیکی استاندارد سازگار با مدباس می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.
- RS-232
- RS-485
- RS-422
- Ethernet
بستر ارتباطی اولیه در مدباس، RS-232 بود؛ اما امروزه بیشتر از بستر RS-485 استفاده می‌شود. به این دلیل که سرعت آن بیشتر است، امکان ارتباط در مسافت‌های طولانی‌تر را فراهم می‌کند و امکان ارتباط چند تجهیز از طریق یک لاین را به کاربر می‌دهد.
بسترهای ارتباطی معرفی شده، می‌توانند در کنار مدباس یک شبکه صنعتی را تشکیل دهند. در بعضی شبکه‌های مدباس که تنوع تجهیزات زیاد است، گاهی از پروتکل اینترنتی TCP/IP هم در کنار دیگر پروتکل‌های شبکه استفاده می‌شود.
ساختار انتقال پیام در مدباس
انتقال اطلاعات در مدباس به صورت نقطه‌به‌نقطه است و از تکنیک Master/Slave یا Client/Server بهره می‌برد که در آن Master یا Client اجازه صدور فرمان انتقال را دارد و تجهیزات Slave در صورت درخواست از سوی Master، دیتا را ارسال می‌کنند.
در یک شبکه صنعتی تجهیز Master یا Client معمولاً یک PLC یا یک کامپیوتر در سطوح بالای اتوماسیون است. وسایل Slave یا Server، تجهیزاتی مانند درایوهای الکتریکی، ترانسمیترها، سنسورها و ولو‌های کنترلی هستند.
اطلاعات در شبکه مدباس به صورت بسته های جداگانه تحت عنوان DataFrame یا Query ارسال می‌شوند. ساختار این بسته‌هایی که توسط Master فرستاده می‌شود، شامل بخش‌های زیر است.
- آدرس Slave
- داده اصلی (Function Code) به همراه دستور خواندن (Read) یا نوشتن (Write) به Slave
- چک کردن خطا
ساختار پاسخ Slave نیز شامل بخش‌های زیر است.
- بخش تایید دریافت درخواست
- پاسخی که باید فرستاده شود
- چک کردن خطا
اگر با سنسورهای صنعتی آشنا نیستید، می‌توانید مقاله سنسور چیست را در وبسایت ماهر مطالعه کنید.
مدباس می‌تواند بین یک Master و تعدادی Slave (تا حدود ۲۴۷ عدد) با سرعت انتقال داده ۱۹.۲ کیلوبیت بر ثانیه، ارتباط برقرار کند. نسخه جدیدتر شبکه مدباس یعنی Modbus TCP/IP، از اترنت به‌عنوان لایه فیزیکی استفاده می‌کند. این عمل به‌گونه‌ای انجام می‌شود، که تبادل داده بین PLCها در شبکه‌های مختلف آسان‌تر می‌شود.
پروتکل پروفیباس (Profibus)
پروتکل پروفیباس (Process FieldBus) یکی از پروتکل‌های بسیار پرکاربرد در صنعت به شمار می‌رود. این پروتکل در دهه ۸۰ میلادی توسط متخصصان آلمانی معرفی شد.
نسخه‌های مختلف پروفیباس
اولین نسخه به‌روزرسانی این پروتکل تحت عنوان FMS یا Field Message Specification معرفی شد که توانایی تبادل اطلاعات پیچیده در پروسه‌های اتوماسیون صنعتی را داشت. پس از آن در سال ۱۹۹۳، نسخه پروفیباس DP یا Decentralized Periphery ارائه شد. این نسخه جدید پروفیباس، پیکربندی آسان‌تر و سرعت بیشتری نسبت به نسخه FMS دارد. تازه‌ترین به‌روزرسانی پروفیباس در سال ۱۹۹۵ تحت عنوان PA یا Process Automation معرفی شد. این نسخه برای ارتباط میان تجهیزات سطح میدان (Field) در سیستم اتوماسیون به‌کار می‌رود و قابلیت اطمینان بالایی در محیط‌های کاری سخت دارد.
نسخه‌های دیگری از پروفیباس نیز در قالب ترکیبی از استاندار‌های مختلف ارائه شده است که در ادامه به آن‌ها اشاره می‌شود.
پروفیباس DP
پروفیباس DP فراگیرترین نسخه پروفیباس است که کارکرد ساده و سریعی دارد و در بسیاری از کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نسخه پروفیباس در سه ورژن DP-V1 ،DP-V0 و DP-V2 تعریف شده است.
پروفیباس DP امکان ارتباط میان تجهیزات کنترلی Master و تجهیزات سطح میدان (فیلد) را با استفاده از استاندارد RS-485 فراهم می‌کند. تفاوت آن با مدباس در این است که پروفیباس DP با به‌کارگیری یک پروتکل حلقوی میان تجهیزات Master امکان استفاده از چند Master در شبکه را ایجاد می‌کند.
در یک شبکه پروفیباس DP تجهیزات Master معمولاً کامپیوترهای صنعتی یا PLCها هستند و تجهیزات Slave را معمولاً سنسورها و عملگرها تشکیل می‌دهند. تجهیزات Slave مربوط به هر لوپ کنترل در سیستم اتوماسیون به صورت یک «سگمنت» (Segment) در شبکه قرار می‌گیرند. هر سگمنت به وسیله یک تجهیز واسط به شبکه پروفیباس وصل می‌شود و ابتدا و انتهای کابل هر سگمنت را با استفاده از مقاومت‌های ۲۲۰ اهمی تحت عنوان Terminator می‌بندند.
در شبکه پروفیباس DP دو کلاس Master وجود دارد: Master Class 1 و Master Class 2. مستر کلاس ۱ تجهیز مستر اصلی است که درخواست چرخش اطلاعات بین تجهیزات را صادر می‌کند و مستر کلاس ۲ با هدف عیب‌یابی و تنظیم پارامترهای تجهیزات با آن‌ها ارتباط برقرار می‌کند. تجهیزات مستر کلاس ۲ لازم نیست به صورت دائمی به شبکه وصل باشند.
پروفیباس PA
پروفیباس PA مشخصاً برای ایجاد ارتباط بین تجهیزات پروسه به کار می‌رود. این نسخه پروفیباس سرعت کمتری دارد و برای تبادل اطلاعات در سطح پروسه مناسب است.
لایه فیزیکی پروفیباس PA تحت استاندارد MBP یا Manchester-encoded Bus Powered تعریف می‌شود. استاندارد MBP امکان تبادل اطلاعات در محیط‌های کاری خشن و سخت که احتمال انفجار در آن‌ها وجود دارد را فراهم می‌کند. در این استاندارد می‌توان از کابل‌های اصلی با طول ۱۹۰۰ متر و انشعاب‌های پرشمار استفاده کرد. پروفیباس DP محدود به توپولوژی زنجیره‌ای (Daisy Chain) است و تا ۳۲ گره (Node) را پشتیبانی می‌کند و برای تعداد گره بیشتر باید از تکرارکننده (Repeater) استفاده کرد؛ اما پروفیباس PA از انواع مختلف توپولوژی‌ها پشتیبانی می‌کند. برای اتصال تجهیزات در فواصل نزدیک، کابل‌هایی به نام Spur به کار می‌رود و نهایتاً همه کابل‌های Spur به یک شاخه اصلی به نام Trunk وصل می‌شوند.
پروفایل‌های برنامه در پروفیباس
گاهی به‌منظور انجام پروژههای خاص نسخه‌های خاصی به نام پروفایل برنامه (Application Profile) برای پروفیباس طراحی می‌شود. تعداد این پروفایل‌ها بسیار زیاد است؛ در اینجا دو نمونه از پرکاربردترین آن‌ها را معرفی می‌کنیم.
- پروفایل PROFIsafe: این پروفایل یک افزونه نرم‌افزاری است که امکان ایجاد شبکه یکپارچه را فراهم می‌کند. PROFIsafe برای جاهایی که نیاز به امنیت بالای اطلاعات وجود دارد مناسب است. تولیدکنندگان تجهیزات شبکه برای مطابقت با این پروفایل باید استاندارد کیفی بالایی را ارائه دهند.
- پروفایل PROFIdrive: این پروفایل برای انجام پروژههای کنترل حرکت (Motion Control) به کار می‌رود. PROFIdrive به پروفیباس DP اضافه می‌شود و امکاناتی برای کنترل سروو موتورها و برخی تجهیزات دیگر فراهم می‌کند.
پروتکل پروفینت (ProfiNet)
پروفینت یکی از کارآمدترین پروتکل‌های شبکه صنعتی است که برای ارتباط کنترلر و تجهیزات ابزاردقیق در سیستم‌های اتوماسیون صنعتی پیشرفته به کار می‌رود. تفاوت عمده بین پروفیباس و پروفینت در این است که در پروفینت از کابل‌های اترنت (Ethernet) استفاده می‌شود که برای پروژههای صنعتی سنگین و پیچیده طراحی شده‌اند. به‌کارگیری این کابل‌ها نیاز به استفاده از سوئیچ‌هایی مانند آنچه در RS-485 استفاده می‌شود را از بین می‌برد و امکان استفاده از توپولوژی‌هایی مانند توپولوژی درختی، ستاره‌ای و حلقوی را به کاربر می‌دهد.
استفاده از پروفینت امکان به‌کارگیری «اینترنت اشیا صنعتی» (IIOT) را فراهم می‌کند و کارایی تجهیزات را بهبود می‌بخشد. سرعت تبادل اطلاعات در پروفینت بیش از ۱ گیگابیت در ثانیه است که به طرز قابل توجهی سریع‌تر از پروتکل‌های دیگر است.
اگر با مبحث «اینترنت اشیا» (IOT) آشنایی ندارید، مقاله زیر را در وبسایت ماهر بخوانید.
همان‌طور که در شکل ۸ مشاهده می‌کنید، پروفینت امکان تبادل دیتا در سطوح بالای اتوماسیون را برقرار می‌کند، در سطوح پایین‌تر، از پروفیباس و فیلدباس‌های دیگر استفاده می‌شود و برای امنیت بهتر شبکه نیز پروفایل PROFIsafe در شبکه اعمال شده است. چنان‌که اشاره شد، پروفینت امکان ارتباط بی‌سیم بین تجهیزات را نیز فراهم می‌کند که در سمت راست شکل نمایش داده شده است.
کلاس‌های پروفینت
پروفینت چهار کلاس (Conformance Class) برای ایجاد ارتباط در انواع سیستم‌های اتوماسیون تعریف کرده است که در ادامه به آن‌ها اشاره می‌کنیم.
- کلاس CC-A: شامل فانکشن‌های اولیه شبکه است و مثلاً برای اتوماسیون ساختمان می‌توان آن را به کار برد.
- کلاس CC-B: علاوه بر فانکشن‌های اولیه، تعدادی فانکشن برای عیب‌یابی و استفاده از توپولوژی‌ها تعرف می‌کند. کلاس CC-B PA برای اتوماسیون پروسه و فانکشن‌هایی مانند افزونگی (Redundancy) و پیکربندی پویا (Dynamic Reconfiguration) را در بر می‌گیرد.
- کلاس CC-C: این کلاس استانداردی به نام IRT یا Isochronous Real-Time را تعریف می‌کند. از طریق این استاندارد، امکان ارتباط همزمان تجهیزات اتوماسیون صنعتی در جاهایی که انتقال دقیق و معین اطلاعات اهمیت حیاتی دارد، فراهم می‌شود.
- کلاس CC-D: در این کلاس استاندارد TSN به کلاس CC-C اضافه شده است. TSN شامل یک سری استانداردهای IEEE است که توانایی شبکه اترنت را برای همزمان‌سازی و ایجاد ارتباط بی‌درنگ در سیستم اتوماسیون بهبود می‌بخشد.
پروفینت بیشتر در صنایع نفت و گاز و پتروشیمی به کار می‌رود؛ اما استفاده از آن در صنایع غذایی، تصفیه‌خانه‌ها، خطوط انتقال حامل‌های انرژی و برخی صنایع دیگر که با مایعات و گازها سر کار دارند نیز رو به گسترش است.
پروتکل هارت (HART)
پروتکل هارت (Highway Addressable Remote Transducer) یکی از قدیمی‌ترین و رایج‌ترین پروتکل‌های شبکه صنعتی در جهان است. این پروتکل یک ارتباط دوسویه بین تجهیزات اتوماسیون صنعتی بر مبنای جریان استاندارد ۴ تا ۲۰ میلی‌آمپر برقرار می‌کند.
نحوه عملکرد پروتکل هارت
پروتکل هارت از استانداردی به نام FSK یا Frequency Shift Keying برای دیجیتالیزه کردن داده‌های آنالوگ در شبکه صنعتی استفاده می‌کند. تکنیک FSK، روشی از مدولاسیون فرکانس است، که در آن داده‌های دیجیتال توسط تغییرات گسسته فرکانس موج حامل، ارسال می‌شوند. در این روش، مطابق شکل ۱۰، اطلاعات دیجیتال بر روی یک موج سینوسی سوار می‌شوند و در هر سیکل، جریان استاندارد ۴ تا ۲۰ میلی‌آمپر را از طریق کد دیجیتال منتقل می‌کنند.
همان‌طور که در شکل ۱۰ می‌بینید، یک سیگنال سینوسی پیوسته با فرکانس متغیر، وظیفه انتقال اطلاعات در هارت را بر عهده دارد. فرکانس ۲۲۰۰ هرتز معادل ‘0’ منطقی و فرکانس ۱۲۰۰ هرتز معادل ‘1’ منطقی است.
روش‌های پیکربندی در پروتکل هارت
در پروتکل هارت به تجهیزی که فرمان انتقال اطلاعات را صادر می‌کند، میزبان (Host) و به تجهیزاتی که به درخواست پاسخ می‌دهند، تجهیزات میدان (Field) گفته می‌شود. پروتکل هارت روش‌های متنوعی را برای ارتباط بین تجهیزات پشتیبانی می‌کند. در شکل ۱۱ انواع پیکربندی در پروتکل هارت را مشاهده می‌کنید.
همان‌طور که در شکل ۱۱ می‌بینید، اتصال تجهیزات بر مبنای «میزبان/تجهیز میدان» در پروتکل هارت به روش‌های مختلف امکان‌پذیر است. در بخش A از شکل ۱۱، ارتباط تجهیزات میدان به صورت ارتباط چندتجهیزی (Multidrop) برقرار شده است. مبادله اطلاعات بین میزبان و تجهیز می‌تواند به دو صورت انجام شود؛ یا میزبان از تجهیز درخواست اطلاعات می‌کند و تجهیز پاسخ می‌دهد، یا این‌که تجهیز به صورت متوالی در فواصل زمانی معین مقدار متغیر را برای میزبان ارسال می‌کند. به روش اول روش «درخواست-پاسخ» (Request-reply) و به روش دوم روش «ارسال متوالی» (Burst Mode) گفته می‌شود (شکل B). چنان‌که در بخش C مشاهده می‌کنید، در پروتکل هارت امکان وجود چند میزبان در شبکه وجود دارد. مطابق شکل D، در پروتکل هارت امکان تبادل دوسویه اطلاعات بین تجهیزات و کنترل‌کننده‌ها و سیستم‌های مانیتورینگ وجود دارد.
لایه‌های پروتکل هارت
استاندارد OSI یک ساختار هفت‌لایه برای پروتکل‌های شبکه تعریف کرده است. در شکل ۱۲ استاندارد هفت‌لایه‌ای OSI را می‌بینید.
پروتکل هارت در سه لایه این استاندارد تعریف شده است. این سه لایه عبارتند از:
- لایه فیزیکی (Physical): در این لایه ارتباط فیزیکی و سیگنال‌های بین تجهیزات تعریف می‌شود. از RS-485 به عنوان استاندارد فیزیکی استفاده می‌شود و استاندارد FSK ساختار سیگنال ارتباطی را تعیین می‌کند.
- لایه دیتا لینک (Data Link): در این لایه، فرمت پیام و واسط ارتباطی تعیین می‌شود.
- لایه اپلیکیشن (Application): فرمت دستورها و داده‌ها در این لایه تعریف می‌شود.
نوع دستورها در پروتکل هارت
چنان‌که پیش‌تر اشاره شد، پروتکل هارت بر مبنای «درخواست-پاسخ» عمل می‌کند و هر ارتباط با درخواست (فرمان) میزبان انجام می‌شود. میزبان معمولاً یک سیستم DCS، یک PLC یا یک کامپیوتر مدیریت سیستم است و تجهیزات میدان معمولاً شامل انواع سنسورها و ترنسمیتر‌های دما، فشار، سطح، فلو و دیگر انواع تجهیزات ابزاردقیق است.
به‌منظور تضمین عملکرد مطمئن تجهیزات در شبکه هارت، مجموعه‌ای از دستورها برای هر تجهیزی که برای کار کردن در قالب هارت ساخته شده، پیاده‌سازی می‌شود. نیازی نیست که کاربران تجهیزات صنعتی نگران این دستورها باشند چون همه این دستورها در فانکشن‌های تجهیز میزبان گنجانده شده است.
مجموعه دستورهای هارت (HART Command Set) اطلاعات هماهنگ و یکپارچه برای عملکرد همه تجهیزات میدان را فراهم می‌کند. این دستورها در سه کلاس ارائه می‌شوند.
- دستورهای Universal: همه تجهیزات در پروتکل هارت باید توسط دستورهای جهانی (Universal) شناسایی و پشتیبانی شوند. دستورهای یونیورسال امکان دسترسی به اطلاعات مورد نیاز برای انجام عملیات عادی را فراهم می‌کنند.
- دستورهای Common Practice: این دستورها فانکشن‌های مورد نیاز در بیشتر تجهیزات موجود در شبکه هارت (و نه لزوماً همه آن‌ها) را فراهم می‌کند.
- دستورهای Device Specific: این نوع دستورات، فانکشن‌هایی که منحصراً مختص یک تجهیز هستند را در اختیار کاربر می‌گذارد. این دستورات به اطلاعات مربوط به تنظیمات، کالیبراسیون و نحوه عملکرد تجهیزات دسترسی دارند. این اطلاعات توسط تولیدکنندگان تجهیزات در دسترس شبکه هارت قرار می‌گیرد.
پروتکل فیلدباس پایه (Foundation Fieldbus)
این پروتکل، یک استاندارد فیلدباس باز (open fieldbus) است، که به‌صورت ویژه برای برآورده کردن نیازهای بسیار مهم یک پروژه در محیط‌های ذاتاً ایمن طراحی شده است. این پروتکل یک نوع شبکه LAN برای ارتباط ابزاردقیق‌ها و کنترل‌کننده‌های سازگار با فیلدباس پایه است. از این پروتکل در صنایع تولیدی و فرآیندی (مانند فرایند ذوب فلزات در ذوب آهن) استفاده می‌شود.
فیلدباس پایه (FF) یک استاندارد دارای پروتکلِ دیجیتالِ دو طرفه است. از مزایای این پروتکل سازگاری با استاندارد اترنت را می‌توان نام برد. سه نوع شبکه فیلدباس پایه (FF) شامل موارد زیر است.
- H1 کم سرعت
- H2 پرسرعت
- HSE (اترنت با سرعت بالا)
شبکه H1 از سرعت ۳۱.۲۵ کیلوبیت بر ثانیه پشتیبانی می‌کند. درحالی‌که دو سرعت ۱.۰ و ۲.۵ مگابیت در ثانیه توسط شبکه H2 پشتیبانی می‌شود. به‌دلیل استفاده از پروتکل اترنت، شبکه HSE از سرعت ۱۰ یا ۱۰۰ مگابیت در ثانیه پشتیبانی می‌کند. در شکل ۱۳ ساختار یک شبکه فیلدباس پایه را مشاهده می‌کنید.
پروتکل دیوایس‌نت (DeviceNet)
شبکه دیوایس‌نت برای اتصال تجهیزات سطح پایه (مانند سنسورها، سوئیچ‌ها، تجهیزات بارکد‌خوان، نمایشگرها و غیره) با کنترل‌کننده سطح بالاتر (مانند PLC) با استفاده از پروتکل CAN طراحی شده است.
دیوایس‌نت می‌تواند تا ۶۴ گره و در مجموع تا ۲۰۴۸ دستگاه را پشتیبانی کند. هزینه‌های این شبکه، با ادغام همه تجهیزات روی یک کابل چهار سیم، که هم هادی‌های داده و هم برق را حمل می‌کنند، کاهش می‌یابد. برق موجود در شبکه به تجهیزات اجازه می‌دهد تا مستقیماً از شبکه تغذیه کنند. بنابراین، این مزیت، نیاز به نقاط اتصال فیزیکی را کاهش می‌دهد.
از این پروتکل در صنایع خودروسازی و تولید نیمه‌هادی‌ها استفاده می‌شود. در شکل ۵ ساختار کلی یک شبکه دیوایس‌نت را مشاهده می‌کنید.
جمع‌بندی
با توجه به اهمیت ارتباط تجهیزات در یک سیستم اتوماسیون صنعتی، پروتکل‌های استانداردی برای تبادل ایمن و درست دیتا تعریف شده است. در این مقاله چند نمونه از پروتکل‌های پرکاربرد از جمله مدباس، پروفیباس، پروفینت و هارت مورد بررسی قرار گرفت و ویژگی‌ها و ساختار عملکرد آن‌ها شرح داده شد. یادگیری مباحث مربوط به شبکه‌های صنعتی برای کسانی که در زمینه اتوماسیون صنعتی کار می‌کنند لازم و ضروری است. در دوره اتوماسیون صنعتی ماهر با بعضی از این پروتکل‌ها و نحوه پیاده‌سازی آن‌ها به صورت عملی آشنا می‌شوید.
سوالات متداول
شبکه صنعتی یک بستر ارتباطی برای اتصال تجهیزات کنترلی و ابزاردقیق در سیستم اتوماسیون صنعتی است.
پروفیباس (Process FieldBus) یک پروتکل پرکاربرد در صنعت است. پرکاربردترین نسخه‌های آن شامل پروفیباس DP، پروفیباس PA و پروفیباس FMS است.
پروفیباس DP برای ارتباط سریع و ساده میان تجهیزات کنترلی و تجهیزات سطح میدان استفاده می‌شود، در حالی که پروفیباس PA برای ارتباط میان تجهیزات پروسه و محیط‌های کاری خشن و سخت طراحی شده است.
منابع
https://dlbargh.ir/mbayat/58.pdf
https://www.realpars.com/blog/hart-protocol
https://www.realpars.com/blog/profibus
https://www.realpars.com/blog/ethernet
https://www.realpars.com/blog/modbus
https://www.realpars.com/blog/modbus-protocol
https://www.realpars.com/blog/fieldbus
https://procentec.com/content/profibus-dp-vs-pa-what-are-the-main-differences/
https://www.burkert.com/en/service-support/knowledge-center/glossary/PROFINET-the-reliable-communication-standard-in-industrial-networks
https://www.fieldcommgroup.org/technologies/hart/hart-technology-explained#4257225834-3363075786
