Profinet là gì ? profibus là gì ?  So sánh điểm giống và khác nhau giữa 2 chuẩn giao thức profibus và profinet 

Profinet là gì ? Các tài liệu liên quan đến truyền thông profinet
Profinet là gì ? Các tài liệu liên quan đến truyền thông profinet

Với thời đại công nghệ hiện nay; thì việc ứng dụng các giao thức truyền thông profibus và profinet nó rất quan trọng trong việc tăng tốc độ chuyển đổi thông tin và độ tín cậy kèm theo tính bảo mật

Và đây cũng là thời gian để anh em đi sâu tìm hiểu các khái niệm về profinet và profibus để lựa chọn đúng giao thức cho riêng mình

Module chuyển đổi modbus rs485/rs232, modbus tcp/ip sang profinet
Module chuyển đổi modbus rs485/rs232, modbus tcp/ip sang profinet

Bên cạnh đó; tôi cũng liệt kê ra cho anh em nhiều phương pháp chuyển đổi các tín hiệu; giao thức truyền thông ví dụ như:

Getaway chuyển đổi 16 digital sang profinet ethernet ra 8 digital
Getaway chuyển đổi 16 digital sang profinet ethernet ra 8 digital

Đấy là toàn bộ giải pháp chuyển đổi các tín hiệu sơ đẳng như analog 4-20ma, 0-10v tạo ra mô hính phân phối dữ liệu thông qua giao thức modbus; rồi từ đó bằng thiết bị chuyển đổi tín hiệu profinet để tạo ra một loại giao thức mới có tốc độ truyền tải dữ liệu nhanh hơn; độ chính xác cao hơn và tính bảo mật tuyệt đối

Vậy câu hỏi đặt ra:

Giao thức profinet là gì ? Profibus là gì ?

Với sự tiến bộ của ngành truyền thông dữ liệu trong hệ thông sản xuất hiện nay; thì 2 thuật ngữ profinet và profibus được đánh giá là như một bước tiến lớn có thể gắn liền lâu dài trong thời đại công nghệ 4.0; Thời hệ thống internet, IOT lên ngôi

Xét về tính chất lâu dài thì giao thức profibus hình thành trước; rồi thông qua sự tiến hoá theo thời gian tái tạo nên giao thức mới profinet. Vậy giao thức truyền thông profinet là gì ? Profibus là gì anh em cùng tìm hiểu nhé !

Giao thức truyền thông Profinet là gì

Profinet thực chất là tên gọi chúng ta đặt ngắn gọn cho giao thức truyền thông này. Còn thực tế tên tiếng anh đầy đủ của profinet là Process Field Net có nghĩa là một dạng giao thức thúc đẩy việc truyền tải thông tin đến người dùng thông qua một mạng ethernet. Profinet đảm nhận vài trò tiếp nhận dữ liệu; trao đổi dữ liệu truyền đi và điều khiển với tốc độ cao nhất

Ứng dụng giao thức profinet là gì trong công nghiệp sản xuất
Ứng dụng giao thức profinet là gì trong công nghiệp sản xuất

Ứng dụng giao thức profinet trong công nghiệp

Giao thức profinet thể hiện nổi trội trên mạng ethernet với một lượng băng thông rộng có thể chứa đựng được nhiều giao thức modbus cùng một lúc như modbus rs485, rs232, IT, tcp/ip thông qua việc truyền nhận và giao tiếp trao đổi dữ liệu IO

Có thể các bạn không tin ! Nhưng thực tế khi chạy và triển khai các giao thức profinet đã chứng minh cho chúng ta thấy giữa profinet io devices và profinet io controller chúng chỉ thực hiện giao tiếp trong vòng 1ms. Mà profinet io devices chính là các thiết bị đo đạc; còn profinet io controller lại là các thiết bị điều khiển

Ứng dụng profinet trong công nghiệp dựa trên nển tảng ethernet
Ứng dụng profinet trong công nghiệp dựa trên nển tảng ethernet

Cho nên việc ứng dụng truyền thông profinet trong công nghiệp tạo nên một cách nhìn sáng tạo về một tương lai tươi sáng cho ngành công nghiệp tự động hoá dựa trên mô hình truyền thông OSI/ISO layer.

Tạo một tiền đề di chuyển và điều khiển các thiết bị nhanh chóng với thời gian đáp ứng cực nhanh cho tín hiệu điều khiển chính xác gần như tuyệt đối trên tất cả các mạng Ethernet Networks.

Bản thân giao thức profinet còn được ứng dụng độc lập trên cùng một mạng lưới không dây; giúp dữ liệu được truyền với băng thông rộng tốc độ cao đảm bảo thông tin được bảo mật an toàn

Ứng dụng kết nối profinet với plc siemens

Việc giao thức profinet luôn tương thích với SIMATIC Step7 của Siemens; giao thức này còn dung hoà được nhiều chuẩn modbus cho nên plc không cần phải dùng nhiều modul khác nhau

Ứng dụng truyền dữ liệu giao thức profinet kết nối plc s7 1200
Ứng dụng truyền dữ liệu giao thức profinet kết nối plc s7 1200

Truyền thông profinet được ứng dụng trong công nghiệp nhiều nhất là các hệ thống sản xuất tự động hoá nước giải khát; ngành dược phẩm; dầu khí; hoá chất; sản xuất xe máy; ô tô

Với một hệ thống lớn rất cần những thiết bị chuyển đổi để tạo ra giao thức profinet ;nhằm tập trung các thiết bị sản xuất lại với nhau trong dây chuyền sản xuất vận hành theo chu kỳ thông qua internet

Bên cạnh đó; việc kết hợp giao thức PROFIBUS PA+ chuẩn hard và Foundation Fieldbus hoàn toàn có thể cấu hình chúng vào chung một mạng trên giao thức profinet với chức năng mở rộng nhận được nhiều tín hiệu io hơn; việc truyền thông trao đổi dữ liệu giữa các IO trên cùng một màng dễ dàng thuận lợi trong việc tạo ra các thông điệp cảnh báo; điều khiển….

Khi chúng ta vận hành nhà máy; hãy tưởng tượng nếu chúng ta bỏ thời gian ra để ngưng quy trình sản xuất để cài đặt hay thay thế bất cứ thiết bị nào thì gây biết bao tổn thất về giá trị kinh tế.

Mô hình getaway profinet - Cấu hình mạng profinet là gì
Mô hình getaway profinet – Cấu hình mạng profinet là gì

Nhưng nếu ứng dụng profinet trong hệ thống sản xuất này thì các vấn đề thay đổi thông tin dữ liệu trong vận hành CIR chạy trên giao thức profinet thì hoàn toàn không gây gián đoạn mạng lưới vận hành; mạng giao tiếp các giao thức truyền thông chạy ổn định

Nhờ vậy mà trong hệ thống sản xuất tự động hoá có thiết bị nào cần thay thế sửa chữa;tiếp nhận thiết bị mới hoặc mở rộng quy trình sản xuất …. Đều thực hiện lúc nào cũng được mà không phải ngưng trệ quy trình vận hành máy móc trong công nghiệp

Với ứng dụng vô cùng quan trọng của profinet trong dây chuyền tự động hoá thông minh trong tương lai; thì người trực tiếp vận hành có thể giám sát các thông tin dữ liệu một cách độc lập tại từng thời điểm; khu vực nào bị lỗi rất nhanh trong vòng 1ms

Đấy là những phương diện trả lời cho câu hỏi profinet là gì và những ứng dụng công nghiệp phổ biến của nó trong sản xuất và giám sát

Giao thức truyền thông profibus là gì

Bên cạnh khái niệm profinet là gì ? Thì Giao thức Profibus đúng như cái tên gọi bus lmà chúng ta không thể bỏ qua !

Đặc tính kỹ thuật của giao thức truyền thông profibus là gì ?
Đặc tính kỹ thuật của giao thức truyền thông profibus là gì ?

Profibus là một thể thức truyền tài dữ liệu dựa trên nền tảng modbus được ứng dụng rộng rãi giữa các giao tiếp dữ liệu với nhau trong hệ thống sản xuất tự động hoá; trao đổi thông tin qua lại giữa các máy chủ thông qua mạng internet từ thời 1989-1990 đến nay

Profibus tên chuẩn tiếng anh Process Field Bus còn được coi là một mạng lưới giao tiếp dữ liệu với nhiều phiên bản áp dụng cho từng trường hợp khác nhau như: Profibus DP, Profibus PA và Profibus FMS

Ứng dụng giao thức profibus trong công nghiệp

Profibus được ứng dụng rộng rãi trong các dây chuyền sản xuất tự động hoá như sản xuất nước ngọt; nước giải khát; nước tinh khiết; dây chuyền sản xuất sữa bột, sữa nước, coffe….

Đối với các ngành máy móc thì mạng giao thức profibus được ứng dụng trong các dây chuyền đóng gói sản phẩm; phát hiện lỗi; giám sát nhiệt độ áp suất. Ngay cả dây chuyền sản xuất ô tô vinfas của tập đoàn vingroup

Ứng dụng profibus trong công nghiệp sản xuất giám sát điều khiển
Ứng dụng profibus trong công nghiệp sản xuất giám sát điều khiển

Ngoài ra; ứng dụng mô hình truyền dữ liệu profibus còn lên lỏi trong các hệ thống sản xuất giấy ăn; giấy vệ sinh; các ngành công nghiệp sản xuất axit, hoá chất, sản xuất thực phẩm, thức ăn trong chăn nuôi, nhà máy sản xuất kem; sản xuất rượu, pha chế dầu khí….

Bên cạnh đó; ứng dụng profibus còn dùng trong các ngành đóng tàu, giám sát và điều khiển hệ thống kho bãi; kiểm soát hẹ thông pin năng lượng mặt trời; ứng dụng trong các hệ thống trồng cây nông nghiệp như rau thuỷ canh; vườn lan……

Ưu điểm của mạng truyền dữ liệu Profibus là gì

Mạng giao thức nào cũng có những ưu nhược điểm riệng biệt tạo nên đặc sắc chúng của nó; Profibus cũng thế với lợi thế tồn tại lâu thì giao thức này cần phải cải tiền về thời gian; tốc độ và băng thông kết nối… Còn đa phần chúng có nhiều ưu điểm nổi trội

Vậy ưu điểm của profibus là gì ?

  • Nếu như profinet hoạt động dựa trên giao thức ethernet thì mạng profibus sẽ được điều tiết trên phương diện truyền thông modbus rs485; chúng được xem như các Fieldbus trong các tâm điểm cầu nối trung gian giữa laptop và plc hoặc bất kỳ thiết bị lập trình nào khác như biến tần; scada, hmi …..
  • Xét về tốc độ thì hiện nay mạng profibus có những thiết bị được giới hạn tối đa 12 Mbp kết nối tới 127 thiết bị đầu vào
  • Profibus được xem là trung tâm giao tiếp dữ liệu trao đổi giữa master và slave. Trong đó; master được xem là các bộ hiển thị lập trình; và slave là các thiết bị chuyển đổi tín hiệu ra giao thức modbus rtu
  • Hỗ trợ tiếp nhận được nhiều tín hiệu từ sensor modbus giúp giảm thiểu khá nhiều chi phí cho nhà máy với đường truyền tín hiệu xa hơn
  • Đối với các ứng dụng IO kết hợp với khu vực điều khiển đều được profibus hỗ trợ
  • Mạng truyền thông profibus luôn trong trạng thái hoạt động ổn định; tín hiệu truyền về chuẩn xác; được ứng dụng nhiều trong sản xuất nên thiết bị luôn có sẵn lúc cần thiết
  • Profibus hoạt động trên nền tảng mô hình OSI nên tiếp nhận được nhiều nguồn thiết bị từ các hãng khác nhau với đầu ra modbus
  • Khi kết nối với chuẩn profibus các thiết bị sẽ được thể hiện dữ liệu truyền thông; đang hiệu chuẩn ở giai đoạn nào; thông số kỹ thuật thiết bị; công suất hoạt động… được thể hiện khá rõ nét
Ưu nhược điểm giao thức profibus tại hệ thống truyền dữ liệu iot
Ưu nhược điểm giao thức profibus tại hệ thống truyền dữ liệu iot

Nhược điểm của mạng profibus trong công nghiệp

Mặc dù profibus ứng dụng công nghiệp khá rộng do sự tín cậy trong việc giải quyết vấn đề truyền dữ liệu. Sự đa dạng về ưu điểm song song bên cạnh đó; lại tồn tại một số nhược điểm cần phải hoản thiện để tương lai mô hình truyền thông dữ liệu qua internet này được tốt hơn

  • Ví dụ mặc dù profinet DA hỗ trợ rất tốt các môi trường Intrinsically Safe nhưng; profibus DP thì không hỗ trợ ứng dụng này
  • Khi ứng dụng các giao thức profibus chúng ta phải tuân thủ các quy định chặt chẽ do hãng để ra; điều này tạo ra sự bó buộc không được thoải mái đối với bên sử dụng thiết bị giao thức
  • Thường xuyên xảy ra các lỗi giao tiếp ở vấn đề điều khiển với lỗi giao tiếp thiết bị liên quan đến điện trở tải thông thường loại lỗi này hệ thống sẽ hiện Reflection

Như đề cập bên trên thì profibus nó có 3 phiên bản được tạo ra Profibus PA, Profibus DP và Profibus FMS. Chúng ta cùng tiềm hiểu kỹ về ưu nhược điểm của các loại giao thức này:

Profibus PA là gì

Giao thức profibus PA là một sự đột phá phát triển từ giao thức profibus DP dùng để giải quyết các vấn đề tiếp nhận thông tin từ thiết bị đo; và truyền dữ liệu về trung tâm điều khiển. Loại mô hình truyền thông này được thiết lập để thay thế hoàn toàn các chuẩn truyền dữ liệu thông qua analog 4-20ma, 0-10v; 0-5v hoặc chuẩn 4-20ma hard trong hệ thống trao đổi dữ liệu tự động hoá sản xuất

Profibus pa là gì ? Cách chuyển profibus pa sang modbus tcp ip
Profibus pa là gì ? Cách chuyển profibus pa sang modbus tcp ip

Ưu điểm của ứng dụng Profibus PA

Nếu bạn đưa ứng dụng mạng giao thức profibus PA vào nhà máy thì kết quả thu được với những lợi ích ngoài sức tưởng tượng:

  • Profibus PA giúp chúng ta theo dõi và quản lý các thiết bị trong sản xuất truyền về; phát hiện chỗ nào lỗi để kịp thời thay thế
  • Thu gọn mô hình truyền thông dữ liệu và giảm thiểu chi phí cáp cho các đường truyền cũ bằng tín hiệu analog
  • Trao đổi dữ liệu giữa các mạng một cách nhanh chóng dễ dàng thông qua nền tảng modbus
  • Một ưu điểm lớn của giao thức profibus PA chính là sự tương thích của nó với giao thức profibus DP trên 2 dây truyền thông dữ liệu
  • Các bộ chuyển đổi sang giao thức profibus PA còn được thiết lập đặc biệt ứng dụng trong các môi trường bắt buộc phải đặt điều kiện phòng nổ; giúp bảo đảm an toàn cho hệ thống sản xuất
  • Profibus pa còn được cấu hình MBP-IS giúp đồng bộ dữ liệu và truyền tải chúng trên cùng 2 dây tín hiệu
  • Đặc điểm của giao thức profibus PA là tốc độ truyền 31,25 Kbps với phạm vi gần 2 km

Profibus DP là gì

Profibus dp được hiểu là một giao thức truyền dữ liệu theo kiểu phi tập trung phụ thuộc hoàn toàn vào giao thức truyền thông modbus rs485. Đây là phiên bản đầu tiên của dòng giao thức profibus

Profibus dp là gì ? So sánh profibus-dp và profibus-da
Profibus dp là gì ? So sánh profibus-dp và profibus-da

Khi giao thức này ra đời hoàn thiện mạnh mẽ tốc độ và phạm vi truyền dữ liệu. Đồng thời; nâng cao tính chính xác và hạn chế hoàn toàn khả năng nhiễu gây sai hoặc báo ảo dữ liệu lên hệ thống

Với tính năng giúp dữ liệu truyền tải ổn định theo thời gian thực; giúp giao thức profibus DP được ứng dụng rộng rãi trong nhiều hệ thống tự động hoá tại việt nam

Đặc tính kỹ thuật của giao thức profibus dp

  • Tốc độ truyền thông tin dữ liệu dao động 9600 bps …. 12000 bps. Tốc độ này tuỳ thuộc vào từng thiết bị chuyển đổi; và chúng ta có thể cài đặt giới hạn tốc độ dữ liệu thông qua phần mềm hoặc các thanh gạt swith
  • Phạm vi kết nối 32 kênh kết hợp khả năng truyền dẫn dữ liệu lên tới 1200m thông qua 2 dây dẫn theo chuẩn modbus rs485
  • Giao thức profibus dp tương thích hoàn toàn với các thiết bị đọc; thiết bị lập trình plc, hmi, scada với khả năng cách ly loại bỏ hoàn toàn nhiễu khi vận hành
Đặc tính kỹ thuật của giao thức profibus dp trong công nghiệp
Đặc tính kỹ thuật của giao thức profibus dp trong công nghiệp

So sánh ưu nhược điểm của profibus pa và profibus dp

Điểm chung của profibus pa và profibus dp là chúng được sinh ra nhằm giải quyết các vấn đề cốt lõi trong việc truyền tải thông tin dữ liệu về máy chủ; phạm vi ứng dụng trong hệ thông sản xuất cực kỳ rộng rãi với nhiều cách thức truyền file dữ liệu thông dụng

Sự tương quan giữa 2 loại giao thức này khá thân thiết và chúng có thể kết nối trực tiếp với nhau; để tạo ra mô hình trao đổi dữ liệu tốt nhất với chi phí cho phương án đạt mức tối thiểu.

Vậy sự khác biệt giữa giao thức profibus pa và profibus dp là gì ?

Đối với việc nhận dạng các tính năng khác biệt giữa 2 giao thức; bắt buộc chúng ta phải đưa ra những nhân tố ngắn gọn giúp người dùng lựa chọn dễ dàng; khi ứng dụng một trong 2 phương pháp truyền thông trong công nghiệp

Trong đó tốc độ truyền nhanh hay chậm; phạm vi truyền bao nhiêu mét; sự tương thích giữa các phần mềm như thế nào; cáp truyền dữ liệu ra sao là những nhân tố tạo nên sự khác biệt trong các ứng dụng truyền thông giữa profibus pa và profibus dp mà chúng ta cần nắm bắt

So sánh ưu nhược điểm của profibus dp và profibus pa
So sánh ưu nhược điểm của profibus dp và profibus pa

Ví dụ như đối với profibus pa:

  • Nó sử dụng mô hình giao tiếp MBP-IS chạy dữ liệu thực trên 2 dây
  • Ứng dụng cho các môi trường bình thường và môi trường phòng nổ
  • Khoảng cách gửi dữ liệu tối đa của profibus pa gần 2000m
  • Tốc độ truyền lên tới 31,25kbps
  • Đặc tính truyền dữ liệu và nguồn thông qua 2 dây

Còn đối với giao thức profibus dp

  • Cũng là truyền dữ liệu 2 dây nhưng mô hình liên kết của nó là giao thức modbus rs485
  • Phạm vi hoạt động thấp hơn profibus pa cụ thể là nó chỉ truyền tối đa 1200m
  • Phạm vi truyền tuy ngắn hơn nhưng tốc độ nhanh max truyền khối dữ liệu 1 chiều lên đến 12Mbps

Đấy chính là điểm khác biệt giữa 2 giao thực truyền thông thuộc nhóm profibus !

So sánh profibus và profinet

Tất nhiên; với chuẩn giao thức truyền thông nào cũng thế; giữa chúng đều có điểm chung và sự khác biệt. Ngay bản thân tên gọi chúng ta đã thấy có sự khác biệt lớn giữa 2 chuẩn truyền thông dữ liệu này

Giữa profibus và profinet rõ ràng 100% là có sự khác biệt từ mô hình vận hành; giao thức kết nối. Ngay cả bản thân các sợ cáp profinet nó cũng hoàn toàn có kết cấu khác hẳn so với cáp nối profibus

Mặc dù có sự khác biệt rất lớn; nhưng profinet và profibus chúng được tạo ra là để truyền dữ liệu đi một cách nhanh chóng; thuận lợi với tính tin cậy cao.

Mục đích chính là để đảm bảo hệ thống có thể giám sát; và điều khiển một cách dễ dàng dựa trên một mô hình đơn giản có độ tiết kiệm chi phí nhất

So sánh ưu nhược điểm giao thức profibus và profinet
So sánh ưu nhược điểm giao thức profibus và profinet

Vậy sự khác biệt giữa profibus và profinet nó nằm ở đâu ?

Giao thức truyền thông profibus

Đối với cáp profibus chúng chỉ được thiết kế 2 dây song song truyền tải tín hiệu được bọc bởi lớp nhựa cách điện màu tím; thiết kết cổng kết nối profibus với plc siemens là cái đầu nối DB-9 dạng thiết kế 9 lỗ jack cắm với 2 con ống định hình 2 bên

Đối với mạng profibus nó hoạt động dựa trên cơ chế truyền thông rs485; là một loại giao thức truyền thống đã được ứng dụng rất lâu tại các dây chuyền sản xuất.

Phạm vi truyền tối đa lên đến 1200 theo tiêu chuẩn modbus rs485 2 dây với tốc độ dao động 9600 bps…. 12000 bps; kết nối tối đa 127 trạm thiết bị trên mỗi địa chỉ IP với dữ liệu trao đổi 246 bytes

Đặc điểm giao thức truyền thông profinet

Trong khi; profinet lại được thiết kế 4 dây với lớp nhựa bảo vệ màu xanh với cổng kết nối profinet với plc là cổng RJ-45 Ethernet Jack

Có thể khẳng định 100% các giao thức profinet được sinh ra nhờ sự cải tiến profibus. Điều này có nghĩa là để tạo ra profinet các anh phải dùng bộ chuyển đổi modbus rtu ra ethernet; vì bản thân profinet hoạt động dưa trên mạng ethernet

Về phạm vi truyền dữ liệu thì các mạng profinet có đường truyền không giới hạn khoảng cách; tuy nhiên đối với dây cáp đồng thì giới hạn khoảng cách dây với 100m cáp

Tốc độ 100 Mbps hoặc cao hơn. Dữ liệu trao đổi lên đến 1440 Bytes; giao thức profinet có thể kết nối tối đa 256 thiết bị IO- Devives hoặc IO-controller

Điều này cho chúng ta thấy; bước cải tiến lớn trong vấn đề vận hành truyền thông tin dữ liệu dựa trên nền tảng profinet cao hơn rất nhiều; băng thông chứa lớn hơn so với các giao thức profibus

Dưới đây là một số câu hỏi anh em thường thắc mắc:

  • Profibus truyền dữ liệu theo giao thức nào ? Đáp án: Giao thức rs485
  • Cấu hình mạng profibus nào có thời gian đáp ứng nhanh nhất ? 9,6 Mbps
  • Chuẩn PROFIBUS DP được mã hóa bit theo phương pháp nào ? Đáp án: Phương pháp modbus

 

 

 

Tư Vấn Giải Pháp Kỹ Thuật

0972 56 05 06 – 0931 429 989 Mr Thành

Mail: thanh.nguyen@huphaco.vn

Đ/C:  Số 12 Đường 310, Rosita Khang Điền, Phường Phú Hữu, TP Thủ Đức, Tp Hồ Chí Minh