PROFIBUS (hay Profibus) là một giao thức truyền thông công nghiệp. Nó từng rất phổ biến, được sử dụng trong hầu hết các ngành và ứng dụng khác nhau từ dân dụng cho đến công nghiệp. Hiện nay, nó vẫn đang được sử dụng rất nhiều; tuy nhiên theo xu hướng hiện đại các thiết bị công nghiệp dần chuyển sang sử dụng giao thức PROFINET. Vậy, chúng ta cùng tìm hiểu chi tiết hơn về giao thức PROFIBUS trong bài viết dưới đây, để có thể hiểu được vì sao nó đã từng là một giao thức truyền thông phổ biến nhé!
PROFIBUS là gì?
PROFIBUS là từ viết tắt của Process Field Bus, là một chuẩn truyền thông Fieldbus (giao thức truyền thông công nghiệp Profibus). Nó được thiết kế để sử dụng trong lĩnh vực kỹ thuật tự động hóa và được phát triển lần đầu vào năm 1989 bởi BMBF (phòng giáo dục và nghiên cứu Đức) và sau đó được sử dụng bởi Siemens. Giao thức truyền thông PROFIBUS có ba biến thể: PROFIBUS FMS (Field bus Message Specification), PROFIBUS DP (Decentralised Peripherals) và PROFIBUS PA (Process Automation); trong đó PROFIBUS DP được sử dụng phổ biến nhất.
Giao thức PROFIBUS theo tham chiếu mô hình OSI
| OSI Layer | PROFIBUS | ||||
| 7 | Tầng ứng dụng (Application Layer) | DPV0 | DPV1 | DPV2 | Quản lý |
| 6 | Tầng trình diễn (Presentation Layer) | — | |||
| 5 | Tầng phiên (Session Layer) | ||||
| 4 | Tầng giao vận (Transport Layer) | ||||
| 3 | Tầng mạng (Network Layer) | ||||
| 2 | Tầng liên kết dữ liệu (Data Link Layer) | FDL | |||
| 1 | Tầng vật lý (Physical Layer) | EIA-485 | Optical | MBP | |
Các loại giao thức PROFIBUS
Giao thức PROFIBUS được phân thành ba loại chính: PROFIBUS DP, PROFIBUS PA và PROFIBUS FMS. Chúng ta cùng đi tìm hiểu từng loại này nhé!
Giao thức PROFIBUS DP
PROFIBUS DP (Decentralised Peripherals) là loại giao thức được dùng phổ biến nhất trong các biến thể của PROFIBUS. PROFIBUS DP truyền thông với tốc độ từ 9,6 Kbp -12 Mbp trong phạm vi từ 100 – 1200m. Nó hoạt động trên giao diện chuẩn RS485 và đã được bổ sung một số đặc điểm để phù hợp với các ứng dụng quá trình như đọc/ghi dữ liệu quá trình không theo chu kì, truyền thông tin trạng thái thiết bị, cấp nguồn trên bus và an toàn nội tại.
PROFIBUS DP được thiết kế để truyền dữ liệu tốc độ cao tại cấp thiết bị. Trong trường hợp này, các bộ điều khiển trung tâm (PLC, RTU, PC) giao tiếp với các thiết bị hiện trường phân tán của chúng (I/O, drive, van…) qua một liên kết nối tiếp tốc độ cao. Hầu hết quá trình truyền dữ liệu với các thiết bị phân tán này được thực hiện theo chu kì. Ngoài ra, mạng PROFIBUS DP có thể thiết lập cấu hình ProfiSafe và chúng có thể được sử dụng trong các ứng dụng an toàn SIL3.
Giao thức PROFIBUS PA
PROFIBUS PA (Process Automation) là một fieldbus có chức năng toàn diện thường được sử dụng cho các thiết bị cấp quá trình. Ban đầu, giao thức PROFIBUS PA được phát triển như một bước tiến của giao tiếp HART. Nó dành riêng cho các ứng dụng hiện trường, nơi yêu cầu giao tiếp giữa các dụng cụ đo và hệ thống điều khiển. PROFIBUS PA có cấu trúc mạng vật lý tuân theo IEC-61158-2 và truyền thông với tốc độ 31,25 Kbp với phạm vi tối đa 1.900m/phân đoạn. Chuẩn giao thức này được thiết kế cho những ứng dụng Intrinsically Safe (có thể hoạt động trong các khu vực nguy hiểm).
Giao thức PROFIBUS FMS
PROFIBUS FMS (Field bus Message Specification) là giải pháp trong tiêu chuẩn truyền thông chung có thể được sử dụng để giải quyết các nhiệm vụ truyền thông phức tạp giữa PLC và DCS. Biến thể này hỗ trợ giao tiếp giữa các hệ thống tự động hóa bên cạnh việc trao đổi dữ liệu giữa các thiết bị thông minh, thường được sử dụng ở cấp độ điều khiển. Bởi chức năng chính của nó là giao tiếp ngang hàng, cho nên hiện nay nó đang được thay thế bằng các giao thức dựa trên Ethernet.
Sự khác biệt giữa PROFIBUS và PROFINET
| Hạng mục so sánh | PROFIBUS | PROFINET |
| Tổ chức duy trì | PI (PROFIBUS & PROFINET International) | |
| Lớp ứng dụng | Giống nhau | |
| Chuyên mục | Kỹ thuật, GSDs | |
| Lớp vật lý | RS-485 | Ethernet |
| Tốc độ | 12 Mbit/s | 1 Gbit/s hoặc 100 Mbit/s |
| Thông điệp | 244 bytes | 1440 bytes (theo chu kỳ)^ |
| Địa chỉ | 126 | Không giới hạn |
| Công nghệ | Master/ slave | Provider/ consumer |
| Kết nối | PA + khác* | Nhiều bus |
| Không dây | Có thể* | IEEE 802.11, 15.1 |
| Truyền động | 32 trục | >150 trục |
| Máy-máy | Không | Có |
| Tích hợp dọc | Không | Có |
| ^ với nhiều thông điệp: lên tới 2^32-65 (mạch vòng) | ||
| * không có thông số kỹ thuật, nhưng có sẵn các giải pháp | ||
Thời gian chu kỳ Bus của PROFIBUS và PROFINET:
Với những ưu điểm vượt trội của giao thức PROFINET so với giao thức PROFIBUS, theo xu hướng các thiết bị công nghiệp sẽ được thiết kế chuyển đổi dần sang giao thức PROFINET.
Ứng dụng PROFIBUS trong công nghiệp
Nhờ có rất nhiều ưu điểm nên PROFIBUS được sử dụng rất nhiều trong các thiết bị công nghiệp và trong các hệ thống điều khiển tự động trong công nghiệp; đặc biệt là trong các nhà máy công nghiệp như xi măng, điện, hóa chất, chế biến,.v.v.
Bộ điều khiển lập trình PLC hỗ trợ giao thức PROFIBUS:
Máy tính công nghiệp hỗ trợ giao thức PROFIBUS:
Màn hình HMI hỗ trợ giao thức PROFIBUS:
Trên đây, UNATRO đã chia sẻ cho các bạn về khái niệm cũng như những điều có thể bạn chưa biết về giao thức PROFIBUS (Process Field Bus). Chúng tôi hy vọng thông qua bài chia sẻ này, bạn đã tìm được những thông tin hữu ích cho bản thân mình. Và đừng quên chia sẻ những kiến thức hữu ích này đến với mọi người nhé!
Có thể tham khảo thêm tại: www.profibus.com