معرفی انواع شبکه های صنعتی

معرفی انواع شبکه های صنعتی

شبکه صنعتی، یک سیستم شبکه ای است که امکان ارتباط و تبادل داده بین تجهیزات و دستگاه های مختلف در یک محیط صنعتی را فراهم می کند.

شبکه صنعتی، یک سیستم شبکه ای است که امکان ارتباط و تبادل داده بین تجهیزات و دستگاه های مختلف در یک محیط صنعتی را فراهم می کند. این شبکه ها به منظور اتصال و کنترل تجهیزات صنعتی مانند روبات ها، سنسورها، دستگاه های تقویت کننده، باس های داده، پروتکل های ارتباطی و سایر دستگاه های صنعتی استفاده می شوند.
معمولاً در شبکه های صنعتی از پروتکل ها و استانداردهای خاصی مانند پروتکل میدله لایه انتقال (TCP/IP)، پروتکلی برای تبادل صفحه نمایش واقعی (OPC) و یا پروتکل اتوماسیون صنعتی (Modbus) استفاده می شود.
شبکه صنعتی عموماً در صنایعی نظیر تولید، خودروسازی، نفت و گاز، معدن، حمل و نقل و ساختمان کاربرد دارد. این شبکه ها بهیچ وجه به شبکه های عمومی (مانند اینترنت) متصل نیستند و تمرکزشان در کنترل پروسه های صنعتی، دقت و اطمینان بالا، انتقال داده های بزرگ و کارکرد پایدار است. اصلی ترین ویژگی شبکه های صنعتی، مقاومت بالا در برابر شرایط صنعتی سخت مانند دما، رطوبت، ارتعاشات، نویزهای الکترومغناطیسی و دیگر عوامل آلودگی می باشند. همچنین، این شبکه ها باید بتوانند تا تعداد زیادی از دستگاه ها را همزمان مدیریت کنند و برای ارسال داده با تاخیر کم و توزیع پایدار طراحی شده باشند.

انواع شبکه صنعتی

شبکه های صنعتی یا شبکه های صنعتی اینترنت اشیا (IIoT) شبکه هایی هستند که به طور خاص برای استفاده در صنایع ساخته شده اند. این شبکه ها برای ارتباط داده ها و کنترل دستگاه ها و تجهیزات مورد استفاده قرار میگیرند. در زیر نمونه هایی از انواع شبکه های صنعتی آورده شده است:

  • Ethernet/IP: این شبکه یک استاندارد صنعتی است که بر پروتکل Ethernet برای انتقال داده ها و استفاده از پروتکل IP برای عملیات شبکه تکیه میکند. این استاندارد برای اتصال دستگاه های مختلف در صنایع مانند رباتیک، تجهیزات پزشکی، اتوماسیون صنعتی و ... استفاده میشود.
  • Modbus: این شبکه یکی از اولین استانداردهای صنعتی بوده و استفاده از پروتکل Modbus را برای ارتباط داده ها استفاده میکند. این شبکه برای اتصال دستگاه های اتوماسیون صنعتی و کنترل فرآیندها استفاده میشود.
  • Profibus: این شبکه نوعی از شبکه های صنعتی با استفاده از پروتکل Profibus است که برای انتقال داده ها در صنایع سنگین مورد استفاده قرار میگیرد. این استاندارد برای اتصال دستگاه های مانند سنسورها، تجهیزات پزشکی، ربات ها، دستگاه های شوینده و ...
  • CANbus: این شبکه نوعی از شبکه های صنعتی با استفاده از پروتکل CAN است که برای ارتباط بین دستگاه هایی که بیش از حد از رابط شبکه استفاده کرده است مورد استفاده قرار میگیرد. این شبکه در صنایع خودروسازی، اتوماسیون صنعتی، سیستم های اندازه گیری و ...
  • Profinet: این شبکه یک استاندارد صنعتی است که بر پروتکل Ethernet و استفاده از پروتکل IP برای عملیات شبکه تکیه میکند. این استاندارد برای اتصال دستگاه های مختلف در صنایع مانند تجهیزات پزشکی، رباتیک، اتوماسیون صنعتی و ... استفاده میشود.

دلایل اهمیت یادگیری شبکه صنعتی

یادگیری شبکه های صنعتی، یکی از اصولی ترین مفاهیم در زمینه صنعت ۴.۰ (صنعت هوشمند) است و در واقع بر روی اتوماسیون و اتصال دستگاه ها تمرکز دارد. با استفاده از شبکه های صنعتی، تجهیزات و دستگاه های مختلف در یک صنعت به یکدیگر متصل شده و اطلاعات به طور خودکار بین آنها در محیط های کاری پیچیده و بزرگ منتقل می شود. اهمیت یادگیری شبکه های صنعتی بر اساس موارد زیر است:

  1. بهبود کارایی و بهره وری: با استفاده از یادگیری شبکه های صنعتی، امکان بهبود کارایی و بهره وری عملیات صنعتی وجود دارد. برای مثال، با اتصال دستگاه های تولید به یکدیگر و برنامه ریزی بهینه تولید، می توان زمان عملیات تولید را کاهش داد و هزینه های تولید را به حداقل رساند.
  2. افزایش کیفیت محصولات: با برقراری ارتباط بین دستگاه ها و شبکه های صنعتی، اطلاعات برای کنترل و نظارت بر فرآیندهای تولید در دسترس قرار می گیرد. این اطلاعات می توانند برای تشخیص و جلوگیری از خطاها، بهینه سازی فرآیندها و بهبود کیفیت محصولات استفاده شوند.
  3. امنیت و سلامت کارکنان: با استفاده از یادگیری شبکه های صنعتی، تجهیزات و دستگاه ها به طور مداوم پایش می شوند تا هرگونه خطر احتمالی در محیط کار تشخیص داده شود. این موارد شامل عوامل خطرناک مانند برق، حرارت، فشار، رطوبت و... می باشد. در نتیجه، افزایش امنیت و سلامت کارکنان صنعتی و کاهش حوادث و تصادفات محیط کار ممکن می شود.
  4. قابلیت اطمینان و گسترش: با ساختاری مناسب برای شبکه های صنعتی، قابلیت اطمینان زیاد و قابلیت گسترش مناسبی فراهم می شود. این شبکه ها قادرند برای انتقال اطلاعات بین دستگاه ها، اطمینان حداکثر را فراهم نمایند و در صورت نیاز به افزایش تعداد دستگاه ها یا تغییرات در فرآیند تولید، به سادگی گسترش یابند.

معیارهای انتخاب شبکه صنعتی

شبکه های صنعتی عملکرد کلیدی برای کنترل فرآیند است. باید اذعان داشت که این شبکه از واسط سیستم های کارخانه فراتر می رود و با سیستم های طراحی و مستندسازی ارتباط برقرار می کند تا یک سازمان مجازی و سایر سیستم های مرتبط را تشکیل دهد. انتخاب واقعی یک شبکه صنعتی بر اساس تعدادی از معیارها از جمله:

  • الزامات دقیق برنامه
  • قابلیت های فناوری های شبکه، از جمله سرعت و زمان مورد نیاز
  • ادغام با تجهیزات موجود در دسترس بودن قطعات
  • هزینه های نصب، دستگاه ها، آموزش و نگهداری

در حوزه شبکه های صنعتی، عدم استانداردسازی مشکل اصلی در ارتباطات بین رایانه ای است. تعداد زیادی از ویژگی های سیگنال و توپولوژی ها تنها بخشی از مشکل است. مبادله داده ها از طریق یک شبکه بسته به پروتکل مورد استفاده می تواند ناهمزمان یا همزمان باشد.

ارتباط ناهمزمان:

در ارتباطات ناهمزمان، هر کلمه از داده ها به عنوان یک پیام جداگانه ارسال می شود. ارتباطات ناهمزمان معمولاً در صورتی کافی است که فقط دو رایانه به یکدیگر متصل باشند. برنامه نویسی و نظارت آنلاین اغلب به صورت ناهمزمان با یک کامپیوتر منفرد انجام می شود که مستقیماً به یک PLC، ربات یا سایر کنترلرها متصل است.

ارتباط همزمان:

پیام های داده ارتباطی همزمان از کلمات داده زیادی تشکیل شده اند که قبل از آن یک سرصفحه حاوی اطلاعات مربوط به «بسته» داده ها و پس از آن یک پاورقی حاوی اطلاعات بررسی خطا قرار می گیرد. ارتباطات همزمان در جایی مناسب است که مقادیر زیادی داده به سرعت منتقل شوند. شبکه های محلی (LAN) از ارتباطات داده همزمان استفاده می کنند.

  • در سطح سنسور/محرک، سیگنال های حسگرهای باینری و محرک ها از طریق یک گذرگاه حسگر/محرک منتقل می شوند. در این سطح، یک تکنیک کم هزینه که از طریق آن داده ها و منبع تغذیه 24 ولتی برای دستگاه های انتهایی با استفاده از یک رسانه مشترک منتقل می شود، یک نیاز مهم است. داده ها صرفاً به صورت چرخه ای منتقل می شوند.
  • در سطح سلول خودکار، کنترل کننده های قابل برنامه ریزی مانند PLC و IPC با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند. جریان اطلاعات به بسته های داده بزرگ و تعداد زیادی توابع ارتباطی قدرتمند نیاز دارد. ادغام هموار در سیستم های ارتباطی سراسر شرکت، مانند اینترانت و اینترنت از طریق TCP/IP و اترنت اکنون به الزامات مهم تبدیل شده اند.
  • در سطح میدانی، تجهیزات جانبی توزیع شده، از جمله ماژول های I/O، مبدل های اندازه گیری، واحدهای درایو، شیرها و پایانه های اپراتور نیاز به ارتباط با سیستم های اتوماسیون از طریق سیستم های ارتباطی دارند.

Ethernet

اترنت به عنوان گسترده ترین فناوری شبکه محلی (LAN) نصب شده در نظر گرفته می شود، و به این ترتیب در اکثر سازمان های صنعتی یافت می شود، اما معمولاً به محیط اداری محدود می شود. پروتکل اترنت به طور رسمی در استاندارد IEEE 802.3 مشخص شده است. یک شبکه اترنت معمولاً از کابل کواکسیال یا گریدهای ویژه ای از سیم های جفت تابیده به عنوان رسانه انتقال استفاده می کند. یکی از ویژگی های کلیدی این سیستم این است که هیچ برقی در اتوبوس منتقل نمی شود، بنابراین همه هاب ها و تجهیزات جانبی باید به طور مستقل تغذیه شوند.

DeviceNet

DeviceNet، (DeviceNet، 2005)، یک شبکه دیجیتال و چند قطره است که می تواند بین کنترلرهای صنعتی و دستگاه های ورودی/خروجی کار کند و به عنوان استاندارد واقعی در صنعت نیمه هادی ایالات متحده در نظر گرفته می شود. در معماری DeviceNet، هر دستگاه و/یا کنترلر به عنوان یک گره در شبکه در نظر گرفته می شود. یکی از از ویژگی های مهم این فناوری این است که برق در شبکه تامین می شود. این اجازه می دهد تا دستگاه هایی با نیاز برق محدود به طور مستقیم از شبکه تغذیه شوند و نقاط اتصال، اندازه فیزیکی و هزینه را کاهش دهند. DeviceNet با مدل OSI مطابقت دارد و به این ترتیب یک استاندارد باز است.

PROFIBUS

(PROFIBUS، 2005) یا Process Field Bus بر اساس استاندارد IEC 61158 است و عمدتاً در سطح میدانی با قابلیت عملکرد تا سنسورها یا تا سطوح تولید استفاده می شود. تعدادی از انواع برای عملیات کارخانه (PROFIBUS DP)، کنترل حرکت (PROFIdrive)، عملیات فرآیند (PROFIBUS PA) یا کاربردهای ایمنی (PROFIsafe) طراحی شده اند. در PROFIBUS DP و PROFIdrive، ارتباطات مبتنی بر RS485 است و قابلیت سرعت 31.25 کیلوبیت بر ثانیه تا فواصل 1900 متر را دارد و از یک حلقه توکن منطقی با پارادایم master/slave استفاده می کند.

امتیاز: 5 از 5. مجموع 1 رای
در حال پاسخ به: [انصراف]
تعداد حروف باقی مانده: 500
Captcha  
۱۴۰۲/۰۷/۱۲ | مقالات | sepehrsalahi | بازدید: 194 | 1696409115