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.

Profibus Logo
Logo biểu tượng cho tiêu chuẩn (giao thức) PROFIBUS

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

PROFIBUS DP và PROFIBUS PA trên sơ đồ hệ thống tự động hóa
Mô tả kết nối PROFIBUS DP và PROFIBUS PA trên sơ đồ hệ thống tự động hóa

Giao thức PROFIBUS được phân thành ba loại chính: PROFIBUS DP, PROFIBUS PAPROFIBUS 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
Tích hợp dọc Không
^ 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:

Thời gian chu kỳ Bus của PROFIBUS và PROFINET
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.

Cấu trúc hệ thống PROFIBUS sang PROFINET
Cấu trúc hệ thống PROFIBUS sang PROFINET (Siemens)

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.

Ứng dụng PROFIBUS trong hệ thống tự động hóa
Ứng dụng giao thức truyền thông công nghiệp PROFIBUS trong hệ thống tự động hóa

Bộ điều khiển lập trình PLC hỗ trợ giao thức PROFIBUS:

SIMATIC PLC S7-300 hỗ trợ giao thức truyền thông PROFIBUS
SIMATIC PLC S7-300 hỗ trợ giao thức truyền thông PROFIBUS

Máy tính công nghiệp hỗ trợ giao thức PROFIBUS:

Máy Tính Công Nghiệp - SIMATIC IPC847E (Mặt sau)
Máy Tính Công Nghiệp – SIMATIC IPC847E (Mặt sau – hỗ trợ nguồn dự phòng)

Màn hình HMI hỗ trợ giao thức PROFIBUS:

Màn Hình Cảm Ứng SIMATIC HMI TP700 Comfort (mặt sườn)
Màn Hình Cảm Ứng SIMATIC HMI TP700 Comfort (mặt sườn)

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

5/5 - (1 bình chọn)

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.