مدیریت ارتباطات فیلدباس

مدیریت ارتباطات فیلدباس چیست؟

در بخش شبکه FF، دستگاه Link Active Scheduler (LAS) همه ارتباطات بین دستگاه های بخش بندی.

از جمله مسئولیت های بسیاری که LAS بر عهده دارد موارد زیر است:

• به دستگاه‌های غیرLAS فرمان می‌دهد تا داده‌ها را با پیام‌های «اجباری داده» (CD) که در فواصل زمانی منظم برای دستگاه‌های خاص (یک بار در یک زمان) صادر می‌شوند، به بخش پخش کنند
• به دستگاه‌های غیرLAS اجازه می‌دهد تا با پیام‌های «Pass Token» (PT) که در بازه‌های زمانی برنامه‌ریزی‌نشده برای دستگاه‌های خاص (یک در یک زمان، به ترتیب صعودی شماره آدرس) صادر می‌شوند، ارتباط برقرار کنند.
• همه دستگاه‌های بخش را با پیام معمولی “Time Distribution” (TD) همگام نگه می‌دارد
• کاوشگر برای دستگاه‌های جدید در بخش با پیام «گره پروب» (PN)
• لیست تمام دستگاه های فعال در شبکه (لیست زنده) را حفظ و منتشر می کند

ارتباطات برنامه ریزی شده در مقابل ارتباط برنامه ریزی نشده

ارتباطات شبکه فیلدباس H1 ممکن است به دو دسته کلی تقسیم شود: برنامه ریزی شده (دوره ای) و برنامه ریزی نشده (غیر چرخه ای). رویدادهای ارتباطی زمان‌بندی‌شده برای تبادل داده‌های کنترل حیاتی مانند اندازه‌گیری‌های متغیر فرآیند، نقاط تنظیم آبشاری و دستورات موقعیت سوپاپ رزرو می‌شوند.

این ارتباطات زمان‌بندی‌شده در یک برنامه منظم و زمان‌بندی‌شده اتفاق می‌افتد تا جبرگرایی حلقه تضمین شود. در مقابل، ارتباطات برنامه ریزی نشده راهی است که در آن تمام داده های دیگر در امتداد یک قطعه H1 ارتباط برقرار می شود. تغییرات دستی نقطه تنظیم، به‌روزرسانی‌های پیکربندی، آلارم‌ها و سایر انتقال داده‌هایی که اهمیت کمتری دارند، در زمان‌های بین رویدادهای ارتباطی برنامه‌ریزی‌شده بین دستگاه‌ها رد و بدل می‌شوند.

هر دو شکل ارتباط توسط دستگاه Link Active Scheduler (LAS) هماهنگ می شوند، که در هر زمان معین فقط یک مورد فعال (Note) در یک بخش H1 وجود دارد. LAS پیام‌های «توکن» را برای دستگاه‌های غیرLAS صادر می‌کند و به آن‌ها دستور می‌دهد (یا صرفاً اجازه می‌دهد) هر بار به بخش پخش شوند.

هر پیام توکن صادر شده توسط LAS به یک دستگاه FF یا برای یک هدف محدود (یعنی پیام دقیقی که باید ارسال شود) یا برای مدت محدودی حقوق ارسال را اعطا می کند (یعنی به آن دستگاه آزادی می دهد تا هر داده ای را که می خواهد برای مدت کوتاهی ارسال کند. ، پس از آن حقوق انتقال به LAS باز می گردد.

توکن‌های سی‌دی مختص پیام هستند: هر کدام که توسط LAS صادر می‌شود به یک دستگاه واحد فرمان می‌دهد تا فوراً با پخش برخی از داده‌های خاص پاسخ دهد.

به این ترتیب ارتباطات برنامه ریزی شده (چرخه ای) مدیریت می شود. توکن‌های PT مختص زمان هستند: هر کدام که توسط LAS صادر می‌شود به یک دستگاه وقت آزاد برای انتقال داده‌های با اهمیت کمتر می‌دهد. به این صورت است که ارتباط برنامه ریزی نشده (غیر چرخه ای) بین دستگاه ها مدیریت می شود.

توجه: علاوه بر LAS اصلی، ممکن است دستگاه‌های LAS “پشتیبان” نیز وجود داشته باشد که در صورتی که LAS اصلی به هر دلیلی از کار بیفتد آماده تحویل گرفتن هستند.

اینها دستگاه‌های Link Master هستند که در صورت نیاز به عنوان زمان‌بندی‌های زائد Link Active پیکربندی شده‌اند. با این حال، در هر زمان معین فقط یک LAS وجود خواهد داشت. در صورت خرابی دستگاه LAS، دستگاه Link Master با آدرس پایین‌ترین شماره، برای تبدیل شدن به LAS جدید، «گام به‌گام» می‌رود.

LAS همچنین نوع سومی از پیام توکن را صادر می کند: نشانه “Probe Node” (PN) که برای ایجاد پاسخ از هر دستگاه جدیدی که به بخش شبکه متصل است، طراحی شده است. توکن‌های Probe Node هر بار برای هر آدرس دستگاه غیرمتعهد در جستجوی دستگاه‌های جدید صادر می‌شوند.

علاوه بر انتقال نشانه ها – که طبق تعریف پیام هایی هستند که به دستگاه دیگری اجازه انتقال به شبکه را می دهند – LAS همچنین پیام های دیگری را که برای عملکرد یک قطعه H1 ضروری است پخش می کند. برای مثال، پیام «توزیع زمان» (TD) که به طور منظم توسط LAS پخش می‌شود، ساعت‌های داخلی دستگاه‌ها را هماهنگ نگه می‌دارد، که برای انتقال هماهنگ داده‌ها مهم است.

یکی از وظایف “داخلی” LAS که نیازی به پخش شبکه ندارد، نگهداری لیست زنده است، که لیستی از تمام دستگاه های شناخته شده ای است که در بخش شبکه کار می کنند. دستگاه‌های جدیدی که به پیام‌های «Probe Node» پاسخ می‌دهند، در صورت شناسایی به لیست زنده اضافه می‌شوند.

دستگاه هایی که موفق به بازگشت یا استفاده از نشانه های PT صادر شده برای آنها نمی شوند، پس از چند بار تلاش از لیست زنده حذف می شوند. هنگامی که دستگاه های LAS “پشتیبان” در بخش وجود دارد، LAS نیز نسخه های به روز شده لیست زنده را برای آنها منتشر می کند، بنابراین در صورت نیاز به تحویل LAS اصلی، به روزترین نسخه را خواهند داشت (در بخش رویداد خرابی دستگاه LAS).

در بخش‌های H1 “مشغول” که در آن چندین دستگاه در حال تبادل داده با یکدیگر هستند، ترافیک سنگین ارتباطات برنامه‌ریزی‌شده (توکن‌های CD و پاسخ‌های آن‌ها) کار برنامه‌ریزی نشده قابل توجهی را دشوار می‌کند.

غیر چرخه ای) مبادله داده رخ دهد. برای مثال، اگر دستگاهی لیست طولانی درخواست‌های مشتری/سرور را در صف خود نگه می‌دارد، که ممکن است فقط در طول بازه‌های زمانی غیر چرخه‌ای اختصاص داده شده (یعنی زمانی که رمز PT از LAS به آن داده می‌شود)، رسیدگی کند. کاملاً ممکن است توکن PT قبل از تکمیل تمام تراکنش‌های دستگاه منقضی شود.

این بدان معنی است که دستگاه باید برای دوره غیر چرخه بعدی منتظر بماند تا بتواند تمام کارهای ارتباطی برنامه ریزی نشده را در صف خود انجام دهد.

بنیاد فیلدباس توصیه می‌کند که بخش‌های H1 جدید برای حداکثر ۳۰ درصد ارتباطات برنامه‌ریزی‌شده در طول هر چرخه بزرگ (۷۰ درصد زمان برنامه‌ریزی نشده) پیکربندی شوند. این باید «زمان آزاد» زیادی را برای همه ارتباطات غیر چرخه‌ای لازم بدون نیاز به منتظر ماندن چندین چرخه بزرگ باقی بگذارد.

روابط ارتباط مجازی (VCR)

اصطلاحی که اغلب در ادبیات FF با آن مواجه خواهید شد VCR یا “روابط ارتباط مجازی” است. سه نوع مختلف از VCR ها در FF وجود دارد که سه روش مختلف را برای انتقال داده ها بین دستگاه های FF توصیف می کند:

• ناشر/مشترک (برنامه‌ریزی شده)، که به‌عنوان یک جهته برنامه‌ریزی شده شبکه بافر (BNU) شناخته می‌شود
• کلینت/سرور (برنامه‌ریزی نشده)، که به‌عنوان دو جهته فعال توسط کاربر در صف (QUB) شناخته می‌شود
• منبع/سینک (برنامه‌ریزی نشده)، که به‌عنوان یک جهته فعال توسط کاربر در صف (QUU) شناخته می‌شود

ناشر/مشترک: این VCR عملکرد یک توکن Compel Data (CD) را توصیف می کند. Link Active Scheduler (LAS) از یک دستگاه خاص در شبکه برای انتقال داده های خاص برای یک هدف کنترل زمانی بحرانی فراخوانی می کند. هنگامی که دستگاه آدرس‌دهی شده با داده‌های خود پاسخ می‌دهد، چندین دستگاه در شبکه که در این داده‌های منتشر شده «مشترک» هستند، آن را به طور همزمان دریافت می‌کنند. به این صورت است که متغیرهای کنترل فرآیند (PV، خروجی PID، و غیره) بین ابزارهایی که یک حلقه کنترل FF را تشکیل می دهند، ارتباط برقرار می کنند. مدل VCR ناشر/مشترک بسیار قطعی است، زیرا همه این ارتباطات در یک زمان‌بندی دقیق انجام می‌شوند.

Client/Server: این VCR یک کلاس از ارتباطات برنامه ریزی نشده را توصیف می کند، زمانی که دستگاهی یک پیام رمز عبور (PT) را از LAS دریافت می کند مجاز است. هر دستگاه یک صف (فهرست) از درخواست های داده صادر شده توسط سایر دستگاه ها (مشتریان) را نگه می دارد و به محض دریافت رمز عبور به آنها پاسخ می دهد. با پاسخ به درخواست های مشتری، دستگاه به عنوان یک سرور عمل می کند. به همین ترتیب، هر دستگاه می‌تواند از این زمان برای عمل به عنوان یک کلاینت استفاده کند و درخواست‌های خود را به دستگاه‌های دیگر ارسال کند، که وقتی رمز PT را از LAS دریافت می‌کنند، به عنوان سرور عمل می‌کنند. به این صورت است که پیام‌های غیر حیاتی مانند داده‌های تعمیر و نگهداری و پیکربندی دستگاه، تغییرات تنظیمات اپراتور، تأیید هشدار، مقادیر تنظیم PID و غیره بین دستگاه‌ها در یک قطعه H1 رد و بدل می‌شوند. داده‌های روند (متغیرهای فرآیندی که در طول زمان ثبت می‌شوند و به شکل نمودار حوزه زمان نمایش داده می‌شوند) نیز ممکن است با استفاده از این نوع VCR، با یک “پشتیبانی” از نمونه‌های جمع‌آوری‌شده که به ازای هر پیام سرور ارسال می‌شوند، ارتباط برقرار کنند. برای اطمینان از جریان داده قابل اعتماد، ارتباطات مشتری/سرور از نظر خرابی داده ها توسط گیرندگان آنها بررسی می شود.

منبع/سینک (همچنین به آن توزیع گزارش نیز می‌گویند): این VCR کلاس دیگری از ارتباطات برنامه‌ریزی نشده را توصیف می‌کند، زمانی که دستگاهی یک رمز عبور (PT) دریافت می‌کند مجاز است. پیامی از LAS این جایی است که یک دستگاه داده ها را به یک «آدرس گروهی» که نشان دهنده بسیاری از دستگاه ها است، پخش می کند. ارتباطات منبع/سینک مانند ارتباطات کلاینت/سرور از نظر خرابی داده ها بررسی نمی شود. نمونه‌هایی از پیام‌هایی که در یک بخش FF با استفاده از VCR منبع/سینک مخابره می‌شوند، شامل گزارش‌های روند و هشدارها هستند.

یک قیاس برای معنا بخشیدن به VCR ها این است که خطوطی را بین دستگاه های FF روی یک قطعه تصور کنید تا پیام های مختلف آنها را به دستگاه های دیگر متصل کنید. هر خط نشان دهنده یک انتقال فردی است که باید مدتی در طول چرخه بزرگ انجام شود. هر خط یک VCR است، برخی از آنها متفاوت از دیگران مدیریت می شوند، برخی از سایرین حیاتی تر هستند، اما همه آنها صرفاً رویدادهای ارتباطی در زمان هستند. یک مثال خاص از این در نمودارهای بلوک عملکرد برای یک سیستم کنترل FF است، که در آن خطوط اتصال بین بلوک‌های تابعی که در دستگاه‌های مختلف قرار دارند، پیام‌هایی را نشان می‌دهند که با روش ناشر/مشترک VCR ارسال می‌شوند. هر خطی که بلوک‌های تابع را بین دستگاه‌های مختلف متصل می‌کند، پیامی در پاسخ به یک نشانه CD (Compel Data) صادر شده توسط LAS است.

VCR Source/Sink روش ترجیحی برای ارتباط داده های روند است، اما روندها ممکن است از طریق هر یک از سه نوع VCR ارتباط برقرار کنند. همه عوامل دیگر برابر هستند، ارتباطات غیر چرخه ای (اعم از منبع / سینک یا مشتری / سرور) داده های روند، پهنای باند شبکه کمتری را نسبت به ارتباطات چرخه ای (ناشر/مشترک) اشغال می کند.

به عنوان مثال، این بخش H1 را در نظر بگیرید که به یک کارت رابط در یک رک DCS متصل است و به دنبال آن یک P&ID که روابط بین ابزارها را نشان می دهد:

p>

حلقه ۲۱۱ یک کنترل سطح PID ساده است که با آزاد کردن مایع از پایین، سطح مایع را در مخزن راکتور تنظیم می کند. حلقه ۱۸۷ یک سیستم نشان‌دهنده/ثبت‌کننده ساده برای دما و جریان است که سیگنال‌ها از یک فرستنده چند متغیره می‌آیند. Loop 231 یک سیستم کنترل فشار/جریان آبشاری است، با فشار راکتور به عنوان متغیر اصلی و جریان تغذیه به عنوان متغیر slave: کنترل کننده فشار (که در داخل فرستنده فشار PT-231 قرار دارد) مقادیر تنظیم از راه دور را برای کنترل کننده جریان (مستقر در داخل) فراهم می کند. شیر کنترل جریان FV-231)، که سپس موقعیت دریچه را برای دستیابی به نرخ جریان خوراک مورد نظر در راکتور تنظیم می کند تا زمانی که فشار راکتور در نقطه تنظیم تثبیت شود.

به انواع خطوط مختلف مورد استفاده برای نشان دادن سیگنال های دیجیتال در P&ID توجه کنید: خطوط با نمادهای الماس نشان دهنده داده های ارسال شده از طریق کابل Fieldbus هستند، در حالی که خطوط با دایره های توخالی نشان دهنده داده های ارسال شده بین توابع هستند. در همان دستگاه فیزیکی این پیوندهای داده “داخلی” آخر به خواننده کمک می کند تا تشخیص دهد کدام عملکرد در کدام ابزار فیزیکی قرار دارد. توابع مستقر در یک دستگاه FF نیز باید همان عدد حلقه را به اشتراک بگذارند. این استانداردها برای نشان‌گذاری P&ID از سند دستورالعمل‌های مهندسی سیستم بنیاد Fieldbus و از استاندارد ANSI/ISA-5.1-2009 «نمادهای ابزار دقیق و شناسایی» آمده است.

به عنوان مثال، تابع کنترل PID که توسط FC-231 نشان داده شده است، در موقعیت دهنده سوپاپ (FV-231) قرار دارد، زیرا این دو حباب دارای یک شماره حلقه هستند و با خطوط مرتبط هستند. داشتن دایره های توخالی (به این معنی که آنها بخش هایی از یک سیستم همگن هستند تا ابزار مستقل). به همین ترتیب، همان نماد خطی به ما می گوید که عملکرد PID کنترل فشار PC-231 در فرستنده فشار PT-231 قرار دارد.

متغیرهای بحرانی کنترلی که در بخش بین دستگاه ها ارتباط برقرار می کنند شامل (توجه داشته باشید) مقدار خروجی PC-231 (مقدار تنظیم از راه دور FC-231)، متغیر فرآیند فرستنده جریان FT-231 اندازه گیری، و متغیر فرآیند از فرستنده سطح LT-211. اینها همه VCRهای ناشر/مشترک هستند که به درخواست یک توکن Compel Data (CD) صادر شده توسط دستگاه LAS در یک برنامه زمانبندی کاملاً کنترل شده ارسال می شوند:

کلاس

توجه: یکی دیگر از متغیرهای ارسال شده در حالت ناشر/مشترک، سیگنال “محاسبه برگشتی” است که از کنترلر slave (جریان) FC-231 به کنترل کننده اصلی (فشار) PC-231 ارسال می شود. . این سیگنال خاص فراتر از محدوده بحث است و بنابراین در اینجا فقط به عنوان پاورقی ذکر شده است.

پیام‌هایی مانند مقادیر تنظیمات تنظیم‌شده توسط اپراتور و وظایف تعمیر و نگهداری به‌عنوان دستگاه‌های VCR کلاینت/سرور، در زمان‌های ارتباطی «برنامه‌نشده» در ترتیب LAS انجام می‌شوند. دستگاه LAS پیام‌های رمز عبور (PT) را برای هر دستگاه صادر می‌کند و به هر دستگاه (یک در یک زمان) اجازه می‌دهد تا چنین اطلاعاتی را در صورت لزوم ارسال کند. نمونه هایی از چنین پیام های غیر مهمی در سیستم کنترل راکتور ما در اینجا نشان داده شده است:

بنیاد-۳”

در نهایت، سومین VCR ما (منبع/سینک) در سیستم کنترل راکتور برای فرستنده جریان FT-187 کاربرد پیدا می‌کند و داده‌های روند جریان خود را در دوره‌های “برنامه‌ریزی نشده” در چرخه LAS و همچنین برای پیام‌های هشدار ابزار پخش می‌کند. مانند پیام های سرویس گیرنده/سرور، این پیام زمانی که دستگاه یک سیگنال رمز عبور ویژه (PT) را از LAS دریافت می کند، درخواست می شود که به آن دستگاه اجازه موقت برای پخش داده های خود می دهد:

در صورت هرگونه سوال و نظر با مجموعه پرگاران تماس حاصل فرمایید.

جهت کسب اطلاعات بیشتر اینجا کلیک کنید.