نکاتی پیرامون نصب شبکه پروفیباس (قسمت اول)

پروتکل های متنوعی جهت یک سامانه ی اسکادا در لایه های مختلف بکار میرود . یکی از پروتکل های متداول که در لایه ی فیلد استفاده شده و در صنایع مختلف اعم از اتوماسیون صنعتی و سامانه ی اسکادا بکار می رود پروتکل پروفیباس است . در این مقاله به بررسی نصب منطقی وفیزیکی یک شبکه ی پروفیباس خواهیم پرداخت .به طوری که کمترین تاثیر عوامل جانبی نظیر نویز و اغتشاش روی سیگنال اصلی را داشته باشد .

معیارهای انتخاب کابل :

پارامترهای مهمی که در انتخاب کابل موثر هستند عبارتند از :

  • امپدانس
  • ظرفیت الکتریکی متقابل
  • بیشینه نرخ انتقال
  • بیشینه طول سگمنت (قطعه)

هر گذرگاه داده یک مشخصه امپدانس و ظرفیت الکتریکی دارد . با افزایش طول انتقال ، ضخامت کابل بزرگتر می شود . پوشش های سیمی متفاوتی عموما با کابل های گذرگاه داده بکار برده می شود . پوشش بسته به برند و تامین کننده متفاوت می باشد . نتیجه آن که کابل های تهیه شده از تامین کنندگان مختلف ، قیمت های متفاوت تطبیق پذیری الکترومغناطیسی(EMC ) متفاوت دارند .

پوشش کابل و انتقال متعادل

RS485یک سامانه ی انتقال دو سیمه متعادل می باشد . اختلاف ولتاژ بین دو سیم سطوح منطقی 0 و 1 را ایجاد می نماید بنابراین می توان در محیط های پر نویز از آن استفاده نمود همچنین اطلاعات را سریع تر به نسبت انتقال نامتعادل ( استاندارد RS232  و RS324) انتقال می دهد . انتقال متعادل حساسیت کمتری در تداخلات و اغتشاش نسبت به تک سیمه یا انتقال غیر متعادل دارد . علت این موضوع را در پاراگراف های بعدی توضیح می دهیم . هر دو سیم ، سیگنال را انتقال می دهند اطلاعات به وسیله ی اختلاف ولتاژ در دو سیم حمل می گردد . از آنجا که هیچ تداخلی وجود ندارد پوشش سیمی مستقل از سیگنال می باشد.بنابراین هر جریان کوچک در غلاف کابل تاثیر کمی خواهد داشت .برای بهبود رد کردن و کاهش نویز در انتقال RS485پروفیباس ،حالت بالانس انتخاب شده است .بنابراین مانند شکل 1 پوشش کابل در هر دو انتها را زمین نماییم که آن در فرکانس های بالا موثر می باشد . این مورد عموما با اتصال پوشش کابل به زمین تجهیزات از راه کانکتور انجام می شود . اما باید مطمئن شویم که تجهیز به طور صحیح زمین شود . فقدان غلاف یا زمین یک اشتباه سیم بندی در مد مشترک است .

شکل 1 . انتقال RS485 پروفیباس

انتقال نامتعادل زمانی است که یک سیگنال و یک سیم مرجع صفر بکار برده می شود . تداخل الکترومغناطیس و الکترواستاتیک میتواند به وسیله ی هر دو سیم سیگنال و زمین متاثر شود . به هر جهت زمانی که سیم زمین به زمین مقاومت پایین متصل میگردد ولتاژ و جریان القایی گذرا به زمین القا میشود و تاثیر کمی دارد . سیگنال های القایی در سیم سیگنال منجر به معیوب شدن انتقال می گردد . استانداردهایی نظیر RS232 . 4-20MA و بسیاری از استانداردهای انتقال دیگر به صورت نامتعادل بکار می روند .پوشش زمین شده می تواند تداخل الکترواستاتیک را کاهش دهد . اما انتقال نامتعادل میتواند حلقه های زمین را افزایش دهد .حلقه های زمین باعث تغییرات در ولتاژ مرجع دریافت کننده و ارسال کننده میگردد . به همین دلیل در سامانه های نامتعادل همانند شکل 2 بهترین سیم بندی با تداخل و غلاف در یک انتهای کابل ، تنها مرجع و تنها غلاف متصل می باشد .(به خصوص تنها در انتهای بخش اتاق کنترل)

شكل 2 -زمين شدن در انتقال نامتعادل – مرجع به زمين مقاومت اتصال پايين وصل مي شود

انتقال بالانس در جایی است که هر دو سیم سیگنال را انتقال می دهند که یکی مثبت و دیگری منفی باشد (شکل 3).

 

شكل 3-زمين شدن در انتقال نامتعادل – مرجع به زمين مقاومت اتصال پايين وصل مي شود

اطلاعات با اختلاف بین ولتاژ ها در دو سیم انتقال می یابد (دیفرانسیلی) .آیتم بالانس این مفهوم را می رساند که دو سیم مشخصات و اتصالات الکتریکی مشابهی دارند و بنابراین هر تداخل روی هر دو سیم موثر است .(سیگنال های مد مشترک) و تمایل دارد در نهایت کنسل شود . زمانی که هیچ سیم مرجعی وجود ندارد پوشش به طور کلی مستقل از سیگنال می باشد . بنابراین هر جریان کمی در غلاف کابل تاثیر کمی خواهد داشت . ( اگرچه جریان ها و ولتاژهای تکه ای میتوانند همچنان باعث تداخل باشند)

RS485 یک سامانه ی اتصال چندتایی می باشد که اطلاعات بسیاری تجهیزات را میتواند دریافت کرده و انتقال دهد (اما نه همزمان) در حقیقت تنها یک وسیله می تواند انتقال اطلاعات را انجام دهد .ضمن اینکه دیگران دریافت میکنند . یک انتقال دهنده ی RS485 میتواند 31 دریافت کننده را راه اندازی کند . بنابراین حداکثر 32 وسیله ی RS485روی یک سگمنت به یکدیگر وصل می شوند (قطعه ایی از کابل)

  • آدرس صفر: برای مهندس سامانه بکار می رود (Master Class).
  • آدرس یک: برای کنترل کننده ی اصلی بکار میرود .
  • آدرس 0-125 : قابل دسترس برای کنترل کننده ی فرعی می باشد.
  • آدرس 126 : رزرو برای تجهیزات جدید که آدرس ها تنها روی شبکه تنظیم می شود .
  • آدرس 127 : رزرو جهت Board Cast و پیغام هایی که به تمام تجهیزات روی شبکه ارسال می گردد و نمی تواند برای یک وسیله بکار رود .

تمام تجهیزات دارای این پورت ، یک درایو RS485دارند که به 23 تجهیز محدود است در داخل یک سگمنت ، تمام Master ها و Slave ها و تکرارکننده ها و ماژول های نوری وحتی شمار آنالایزر تلگرام به 32 عدد محدود می باشد . برای مثال وقتی که دو تکرارکننده به یک سگمنت محدود می شود بیشینه ی ایستگاه های پروفیباس به 30عدد کاهش می یابد ، در عمل مطلوب است که 10 ظرفیت اضافی در هر سگمنت برای توسعه ی آینده و اتصال ابزار تشخیص خطا در نظر گرفته شود . اگر شمار تجهیزات تقریبا 28 عدد باشد ما باید یک تکرارکننده در نظر بگیریم.استاندارد میگوید که حداکثر 9تکرارکننده بین هر ایستگاه Master Slave بکار برده می شود .

مرجع : ماهنامه ی خبری -صنعت هوشمند شماره204