پروتكل ها و استانداردهاي صنعتي

[سعید گروسی]

پروتكل ها و استانداردهاي صنعتي

1. x-10
2. knx/eib
3. فیلدباس
4. استانداردهای متدوال فیلدباس
5. eib
6. z-wave
7. bacnet
8. c-bus

X-10
X10 به‌عنوان اولين تكنولوژي domotic در سال 1975 توسط شركت Pico Electronics اختراع شد كه هنوز هم به‌عنوان پركاربردترين اين تكنولوژي‌ها مطرح مي‌باشد. امروزه از اين تكنولوژي در سرتاسر دنيا به خصوص در مواقعي كه امكان استفاده از شبكه هاي باسيم و يا كابل كشي در سطح فيلد (Field) وجود ندارد استفاده مي گردد.
X10 يك زبان ارتباطي ست كه امكان ميدهد ادوات اتوماسيون خانگي سازگار با اين زبان از طريق سيم كشي موجود در منزل با يكديگر ارتباط بر قرار كنند. با اين امكان ديگر نيازي به هزينه كرد و كابل كشي مجدد در منزل براي اتوماسيون نخواهد بود.فن آوري X10 سالهاست كه در اتوماسيون خانگي امريكاي شمالي مورد استفاده قرارمي گيرد. سهولت استفاده و كاربري قابل اعتماد اين فن آوري باعث شده كه سري 230V/50Hz اين ادوات نيز جهت استفاده در اروپا توليد بسرعت همه گير شود. اين فناوري در حال حاضر در حال گسترش در آسيا نيز ميباشد.
چرا X10 محبوب تر از ساير روشهاي اتوماسيون خانگيست؟ چون:
- از نظر اقتصادي بدليل صرفه جوئي در انرژي بصرفه است.
- بصورت ماژولهاي مستقل بوده و به آساني قابل افزايش ميباشد.
- كاربري فوق العاده راحتي دارد.
- نصب آن بسيار آسان است.
- احتياجي با سيم كشي مجدد در ساختمان نداشته و بهمين دليل هزينه و زمان نصب اندكي دارد.
- توليد كنندگان مختلفي در دنيا محصولات متنوعي در اين زمينه توليد ميكنند.
- باعث افزايش راندمان ، سهولت كاربري و ايجاد امنيت در خانه ميگردد.
آدرس دهي در پروتكل X10:
آدرس دهي در X10 بر اساس house code و unit code انجام ميشود كه house code ها ازA تا P براي تفكيك نواحي وunit code ها از1 تا 16 براي تفكيك ماژولهاي هر ناحيه است. بعنوان مثال اگر كليدي روي ريموت كنترل شما براي آدرس D8‌ تنظيم شده باشد، كليه ماژولهائي كه با اين آدرس تعريف شده باشد توسط اين كليد روشن و خاموش ميشوند. تلفيق house code و unit code امكان استفاده از 256 آدرس و بالطبع 256 ماژول كنترلي را در يك منزل فراهم مينمايد.
ماژولهاي X10 چگونه كار ميكنند؟
بزبان ساده فن آوري X10 بر مبناي ارسال و دريافت سيگنال با ولتاژپايين روي خط انتقال نيروي الكتريكي 230V AC/50Hz ميباشد. تمامي ماژولهاي X10 نصب شده در منزل كه به خطوط برق خانه شما متصل ميباشند اين سيگنال را ميبينند ولي فقط ماژولي به اين سيگنال پاسخ ميدهد كه آدرس خود را روي اين سيگنال ببيند. بعنوان مثال اگر يك فرستنده X10 فرمان "A3 ON" را ارسال نمايد، ماژولي كه با آدرس A3 تعريف شده است روشن ميشود. اگر در منزل بيش از يك ماژول با اين آدرس كد شده باشند، تمامي آنها پس از وصول اين سيگنال روشن ميشوند.
اساسا X10 نام يك پروتكل ارتباطي و نيز محصولاتيست كه ما روي سيم كشي موجود ساختمان خود نصب ميكنيم تا از طريق عبور سيگنالهاي با ولتاژ پايين از سيمكشي با يكديگر ارتباط برقرار كنند. اين سيگنالها روي ديگر وسايل برقي منزل هيچ تاثيري نميگذارند.
سيگنالها وقتي ارسال ميشند كه ولتاژالكتريكي 0V است. اين كار بدليل متناوب بودن جريان الكتريكي با تناوب 50 سيكل در ثانيه صورت ميپذيرد. بيشتر فرستنده هاي X10 ولتاژي كمتر از1V را روي خط ارسال مينمايند. اغلب گيرنده هاي X10 ولتاژي در حدود 100mV را جهت فعال شدن نياز دارند. در اين حالت اگر روي خط، نويز حاصل از كاركرد ديگر وسايل برقي مانند جارو برقي، هواكش، تهويه مطبوع، سشوار، رايانه و تلويزيون وجود داشته باشد، ممكن است باعث عدم دقت كاركردي ماژولها شود. در اين حالت استفاده از ف.یلترها و ميكروف.یلترهاي X10 باعث كاهش نويز هاي ناخواسته در حد استاندارد كاركرد ماژولهاي X10 ميشود.

 

[سعید گروسی]

Device Module ها :بسته به باري كه بايستي كنترل شود ماژول‌هاي مختلفي بايستي بكارگيري شود. براي لامپهاي معمولي يك ماژول لامپ و يا ماژول راديويي مي‌تواند استفاده گردد. اين ماژول‌هاي با كمك تراياك لامپ را روشن و خاموش و يا پرنور وكم‌نور مي‌نمايند. اين ماژولها هيچ صدايي را ندارند و باري بين 40 تا 500 وات را كنترل مي‌نمايند. براي بارهايي غير از لامپ‌هاي معمولي مثل فلورسنت و يا لامپ هاي متال (دشارژ بسيار سريع) و يا وسايل الكترونيكي ماژول‌هاي لامپ مناسب نيستند و يك ماژول وسايل برقي بايستي به‌كارگرفته شود. اين ماژول‌ها جهت روشن و خاموش كردن وسايل از يك رله Impulse استفاده مي‌نمايند. اين ماژولها غالباً براي كنترل وسايلي كه از آمپر‌هاي خيلي كم تا حدود 15A را استفاده مي‌نمايند استفاده مي‌شوند.
بسياري از ماژول‌ها قابليت ديگري را بنام كنترل منطقه‌اي ارائه مي‌دهند. يعني اگر ماژول خاموش باشد روشن كردن كليد اصلي دستگاه يا لامپ باعث روشن شدن آن مي‌شود بدون اينكه نياز باشد شما به سراغ دستگاه كنترل كننده X10 برويد. لازم به ذكر است ماژول‌هاي كليد ديواري اين قابليت را ندارند.
برخي ماژول‌هاي كليد ديواري قابليتي را به‌نام كم كردن نور محلي دارند. معمولاً يك كليد لامپ معمولي فقط قابليت روشن و خاموش كردن مي‌دهند تا قابليت كم نور و پر نور كردن ولي در اين كليدها فشاز دادن و نگه‌داشتن كليد زنگي باعث مي‌شود كه لامپ كم‌نور و پرنور شود.
بسته به باري كه بايستي كنترل شود ماژول‌هاي مختلفي بايستي بكارگيري شود. براي لامپهاي معمولي يك ماژول لامپ و يا ماژول راديويي مي‌تواند استفاده گردد. اين ماژول‌هاي با كمك تراياك لامپ را روشن و خاموش و يا پرنور وكم‌نور مي‌نمايند. اين ماژولها هيچ صدايي را ندارند و باري بين 40 تا 500 وات را كنترل مي‌نمايند. براي بارهايي غير از لامپ‌هاي معمولي مثل فلورسنت و يا لامپ هاي متال (دشارژ بسيار سريع) و يا وسايل الكترونيكي ماژول‌هاي لامپ مناسب نيستند و يك ماژول وسايل برقي بايستي به‌كارگرفته شود. اين ماژول‌ها جهت روشن و خاموش كردن وسايل از يك رله Impulse استفاده مي‌نمايند. اين ماژولها غالباً براي كنترل وسايلي كه از آمپر‌هاي خيلي كم تا حدود 15A را استفاده مي‌نمايند استفاده مي‌شوند.
بسياري از ماژول‌ها قابليت ديگري را بنام كنترل منطقه‌اي ارائه مي‌دهند. يعني اگر ماژول خاموش باشد روشن كردن كليد اصلي دستگاه يا لامپ باعث روشن شدن آن مي‌شود بدون اينكه نياز باشد شما به سراغ دستگاه كنترل كننده X10 برويد. لازم به ذكر است ماژول‌هاي كليد ديواري اين قابليت را ندارند.
برخي ماژول‌هاي كليد ديواري قابليتي را به‌نام كم كردن نور محلي دارند. معمولاً يك كليد لامپ معمولي فقط قابليت روشن و خاموش كردن مي‌دهند تا قابليت كم نور و پر نور كردن ولي در اين كليدها فشاز دادن و نگه‌داشتن كليد زنگي باعث مي‌شود كه لامپ كم‌نور و پرنور شود.
كنترل كننده ها :
بازه بسيار گسترده‌اي را از كنترل كننده‌هاي بسيار ساده تا كنترل كننده‌هاي بسيار پيشرفته را شامل مي‌شوند. ساده‌ترين كنترلها براي كنترل 4 وسيله X10 طراحي شده‌اند كه مي‌تواند:
1) چهار وسيله را كنترل كند
2) آخرين وسيله انتخابي را كم‌نور يا پرنور نمايد
3) همه را روشن و يا همه را خاموش نمايد.
كنترل‌هاي پيشرفته‌تر مي‌توانند وسايل بيشتري را كنترل كرده و يا مي‌توانند نقش يك تايمر را ايفا نمايد كه درزمانهاي معيني كارهاي از پيش تعيين شده‌اي را انجام مي‌دهند. همچنين برخي از اين كنترلها مي‌توانند به كمك Motion-detector ها يا Photo cell‌ ها چراغ‌ها را روشن يا خاموش نمايند.
نهايتاً كنترل‌هاي بساير پيشرفته‌اي نيز موجود هستند كه مي‌توانند كاملاً برنامه‌ريزي شده و يا برنامه‌هايي كه در يك كامپيوتر خارجي نوشته‌شده‌اند را اجرا نمايند. اين وسائل مي‌توانند بسياري از فعاليت‌هاي زمان‌بندي شده را انجام دهند. به سنسورهاي خارجي پاسخگو باشند و كاري را به‌صورت يكپارچه و با فشار يك دكمه انجام دهند، مثلاً چراغ‌ها را روشن كنند، سطح روشنايي را تنظيم نمايند و ... . برنامه‌هاي كنترلي براي كامپيوتر‌هايي كه تحت ويندوز هستند ، Apple Macintosh‌ ها و يا Linux‌ ها در دسترس هستند.
در اين تكنولوژي سيستم‌هاي هشدار‌دهنده سرقت نيز وجود دارند . در اين سيستم‌ها كنترل‌كننده ها از پروتكل‌هاي X10 استفاده نموده و يا بطور‌عادي سيم‌كشي مي‌شوند تا به يك سري از سنسور‌هاي خارجي كه ممكن‌است درها، پنجره‌ها يا ساير نقاط دسترسي را مراقبت مي نمايد مرتبط شوند. ممكن است كنترل كننده بعد از تشخيص سرقت از پروتكل X10 جهت روشن كردن چراغ‌ها، به صدا درآوردن آژير و ... استفاده نمايد.

 

[سعید گروسی]

نقاط ضعف و محدوديت ها :x-10
يك مشكل با X10 فراواني تضعيف سيگنالها بين دو هادي در سيستم‌هاي سه سيمه است كه در بسياري از نقاط آمريكاي شمالي استفاده مي‌گردد. سيگنالها از يك فرستنده بر روي يك هادي فعال امكان انتشار به يك‌هادي ديگر از طريق سيم‌پيچ‌هاي يك ترانسفورماتور با امپدانس بالا را ندارند. معمولاً هيچ راه‌حل قابل اطميناني براي ارسال سيگنالها از روي يك فاز بر روي فاز ديگر وجود ندارد. اين مشكل ممكن است براي وسايلي كه با ولتاژ 240 ولت كار مي كنند مثل بخاري‌ها و خشك‌كن‌ها پديد آيد و باعث خاموش و روشن شدن آنها شود (در اين قسمت از مقاله به كشورهايي كه ولتاژ برق شهر در آنها 120 ولت است و برخي وسايل به‌صورت 2 فاز با 240 ولت كارمي‌نمايند اشاره شده است ). وقتي اين دستگاه‌ها روشن مي‌شوند يك پل با امپدانس پايين را براي سيگنالهاي X10 ، بين 2 فاز ايجاد مي‌نمايند. اين مشكل را مي‌توان با نصب يك خازن بين فازها براي عبور سيگنالهاي X10 مرتفع نمود. بيشتر حرفه‌اي هاي اين محصولات ، يك تقويت‌كننده فعال را بين فازها نصب مي‌نمايند. اين تقويت‌كننده‌ها در خانه‌هايي كه به‌صورت 3 فاز از برق شهر استفاده مي‌نمايند نيز ، جهت انتقال سيگنالهاي X10 بين فازها مورد نياز است. در ايران غالب منازل از يك سيستم 240 ولت تك فاز استفاده مي‌نماند بنابراين اين مشكل احتمال وقوع ندارد.
مشكلات ديگر : تلويزيون‌ها يا وسايل بي‌سيم ممكن است سيگنالهاي On يا Off مجازي توليد نمايند. Noise Filtering (كه روي بسياري از كامپيوتر‌ها يا مودم‌ها نصب مي‌شود) مي‌تواند به دور نگه‌داشتن اين نويز‌ها از سيگنالهاي X10 كمك نمايد، ولي Noise Filter‌هايي كه براي X10 طراحي نشده‌اند ممكن است خود باعث ***** شدن سيگنالهاي X10 گردند.
ضمناً برخي منابع تغذيه بكاررفته در وسائل الكترونيكي پيشرفته مثل كامپيوتر‌ها، تلويزيون‌ها و رسيور‌هاي ماهواره سيگنالهاي X10 را دراصطلاح مي‌بلعند. به‌طور نمونه،‌خازن‌هاي بكاررفته در ورودي‌هاي منابع تغذيه اين سيستمها سبب ايجاد اتصال كوتاه بين فاز و نول براي سيگنالهاي X10 شده و بنابراين باعث توقف سيگنالهاي توليد شده توسط آن سيستم و حتي حذف سيگنالهاي توليدشده توسط لوازم نزديك به آن خواهند شد. *****‌هايي دردسترس هستند كه مي‌توانند حتي مانع از رسيدن سيگنالهاي X10 به چنين دستگاه‌هايي گردند و باعث شوند چنين ايرادات مبهمي در X10 از بين برود.
برخي كنترل‌كننده‌هاي X10 نمي‌توانند در توان‌هاي پايين (زير 50 وات) عملكرد مناسبي داشته‌باشند. يا حتي اصلاً كار نخواهند كرد و يا حتي با وسايلي مثل فلورسنت ها كه بار مقاومتي زيادي ندارند مشكل ساز خواهند شد. بكارگيري يك Appliance Module بجاي يك Lamp Module اين دست مشكلات را مرتفع خواهد نمود.
سيگنالهاي X10 فقط مي‌توانند يك دستور را در يك زمان ارسال نمايند. اگر در يك لحظه دو سيگنال X10 ارسال شود تداخل بوجود آمده و گيرنده‌ها پاسخ مناسب را نشان نخواهند داد.

KNX/EIB
KNX يك استاندارد بر مبناي مدل OSI بوده و يك پروتكل ارتباطي شبكه است كه در خانه‌هاي هوشمند به‌كار مي‌رود. KNX يك جانشين و در ضمن يك يكسو كننده براي سه استاندارد قبلي زير مي‌باشد:
European Home System Protocol (EHS)
Bati BUS
European Installation BUS (EIB)
در حال حاضر استاندارد KNX توسط انجمن Konnex مديريت مي‌شود.
پروتكل KNX :
اين استاندارد بر پايه سيستم ارتباطي EIB بوده كه با لايه‌هاي فيزيكي ، شيوه‌هاي Config و تجارب كاربردي Bati BUS و EHS گسترش يافته‌است.
KNX بستر‌هاي ارتباطي فيزيكي زيادي را تعريف مي‌كند:
1. سيم‌كشي با كمك زوج بهم تابيده ( برگرفته از استانداردهاي EIB و Bati BUS )
2. شبكه برق ساختمان (برگرفته از استانداردهاي EIB و EHS،‌شبيه آن چيزي كه X1O عمل مي‌نمايد.)
3. استفاده از امواج راديويي
4. Ethernet (كه با عناوين EIB net/IP و يا KNX net/IP نيز شناخته مي‌شود).
KNX فارغ از هرگونه Platform سخت‌افزاري طراحي شده‌است. يك وسيله در شبكه KNX مي‌تواند توسط هرچيزي كنترل شود، از يك ميكرو كنترلر 8 بيتي تا يك PC، كه اين امر را نياز خاص آن مقطع تعيين مي نمايد.
در برخي از نقاط دنيا امروزه KNX درحال رقابت با C-BUS طراحي شده توسط شركت Clipsal است. اما بيشترين نوع نصب KNX نصب برروي بستر ارتباطي زوج سيم مي‌باشد.
حالات برنامه‌ريزي :‌
1. وضعيتA-Mode يا همان “Automatic Mode” يا حالت خودكار كه تجهيزاتي هستند كه به‌صورت خودكار خودشان را برنامه‌ريزي مي‌نمايند و طراحي شده‌اند تا كاربران نهايي خريد و تصب آنها را انجام دهند.
2. وضعيت E-Mode يا همان “Easy Mode” يا حالت آسان كه تجهيزاتي هستند كه آموزش‌هاي ابتدايي را براي تصب نيار دارند. رفتار آنها از پيش برنامه‌ريزي شده‌است. با اين وجود پارامترهاي قابل برنامه‌ريزي نيز دارند كه متناسب با نياز كاربر تعريف مي‌شوند.
3.S-Mode ياهمان “System Mode” يا حالت سيستمي كه تجهيزاتي هستند كه در ساخت سيستم‌هاي اتوماسيون سفارشي به‌كار گرفته مي‌شوند. تجهيزات S-Mode هيچ پيش‌فرض اوليه‌اي نداشته و بايستي توسط تكنسين‌هاي مجرب نصب و برنامه‌ريزي شوند.
بستر‌هاي ارتباطي متفاوتي در KNX وجود دارند :
1. Twisted pair TP0 : اين بستر از Bati BUS گرفته شده و بيشتر در فرانسه كاربرد دارد. امروزه اكثر سازندگان به TP1 روي آورده‌اند.
2. TP1: از EIB گرفته‌شده و بيشتر از 90٪ محصولات فعلي KNX بر اين مبنا مي‌باشد. در TP1 انتقال با كيفيت بالا با قيمت پايين تلفيق شده‌است. توپولوژي TP1 بسيار انعطاف پذير است : خطي ، ستاره اي ، درختي و يا تلفيقي از اين‌ها. براي انتقال فيزيكي اطلاعات ، يك سيگنال كد شده در باند پايه متقارن با نرخ انتقال 9600bps درنظر گرفته شده‌است. تجهيزاتي كه به TP1 متصل مي‌شوند مي‌توانند از طريق BUS اصلي تغذيه شوند.
‌3. Power Line PL110 : كه اين نيز برگرفته از EIB مي‌باشد. امروزه كارخانه‌هاي كمي PL110 را پشتيباني مي‌نمايند اما كماكان يك بازه كامل از محصولات را براي روشنايي، پرده و كركره‌ها، سيستم‌هاي سرمايشي و گرمايشي ارائه مي‌نمايند. در اينجا نرخ انتقال سيگنال‌هاي اطلاعات 1200 مي‌باشد. اين بستر جايگزين بسيار مناسبي براي مكانهايي است كه امكان استفاده از سيم‌هاي زوجي وجود ندارد.
4. Power Line PL132 : اين توپولوژي از EHS برگرفته‌شده‌است كه امروزه توسط سازنده‌هاي كمتر استفاده مي‌شود. در اينجا نرخ انتقال اطلاعات 2400bps مي‌باشد. عملاً درحال حاضر محصولاتي براي اين استاندارد وجود ندارد و احتمالاً در آينده كاملاً محو خواهد شد.
5. Radio Frequency RF : كه هنوز در خانواده KNX يك تازه وارد حساب مي‌شود. اگرچه در حال حاضر توليد‌كنندگان كمي از اين استاندارد استفاده مي‌نمايند پش بيني مي شوددر آينده نزديك بسياري از توليد‌كنندگان به اين استاندارد روي خواهند آورد. KNX RF از امواج راديويي با فركانس مركزي 868.30MHz با يك نوسان 50KHz براي مدوله كردن اطلاعات استفاده مي‌نمايند. با نرخ اطلاعاتي 16384 تقريباً ميزان فريم‌هاي انتقالي با TP1 برابر خواهند بود.
6. Internet Protocol KNX net /IP : اخيراً به‌عنوان يكي از بستر‌هاي KNX معرفي شده و انتظار مي‌رود در آينده ي KNX ، به يكي از مهمترين بستر‌هاي انتقال اطلاعات تبديل شود. اين امر افقها را به‌سوي سيستم‌هاي ارتباطي سطح بالا در ساختمان‌ها باز كرده و همزمان يك Gateway استاندارد را براي نصب KNX ايجاد مي‌نمايد.
بنابراين KNX يك بازه گسترده از بستر‌هاي ارتباطي را در اختياز قرار مي‌دهد . با اين وجود TP1 به‌عنوان مهمترين بستر ارتباطي خانواده KNX مطرح مي‌باشد. KNX RF يك انتخاب مناسب براي پاسخ به تقاضاهاي ارتباطي بدون سيم در سيستم‌هاي اتوماسيون ساختمان مي‌باشد. و PL110 همچنان مي‌تواند به‌عنوان يك راه‌حل به‌خصوص براي ساختمان‌هاي بازسازي شده‌باشد. پل ارتباطي براي ارتباطات نيازمند به پهناي باند بالا مانند صدا، تصوير و ساير ارتباطات اينچنين از طريق KNX net/IP امكانپذير مي‌باشد.

 

[سعید گروسی]

فيلدباس Fieldbus

در يك سيستم متمركز ، همه حسگرها و تحريك كننده ها مستقيما ً به سيستم مونيتور مركزي متصل مي شوند. در يك سيستم بزرگ كه تعداد ورودي و خروجي ها به هزاران مي رسد واين تعداد بسيار فراتر ظرفيت سخت افزار كامپيوتر است ، هر دوره اخذ اطلاعات از ورودي ها بيشتر از زمان محدود تعريف شده توسط سيستم طول خواهد كشيد. ساير اشكالات سيستم متمركز عبارتند از : عدم انعطاف پذيري ، عدم استفاده از تكنيك هاي به روز (On-line) و تكنولوژي هاي جديد وهزينه نصب زياد ومشكلات مربوط به توسعه سيستم . به همين دلائل سعي مي شود كه وظايف در سيستم توزيع شوند . در سيستم توزيع شده تصميم گيريها به صورت محلي صورت مي گيرد و چندين نقطه كنترلي كه وجود دارد كه به طور مستقل از هم عمل مي كنند اما به يكديگر ارتباط دارند . در يك سيستم توزيع شده ، دستگاههاي لايه پائيني هوشمند هستند و كاربر مطابق نياز خودش قادر به برنامه ريزي اين ابزار مي باشد. اين دستگاههاي هوشمند بايد قادر باشند از طريق شبكه با سايرين ارتباط برقرار كنند وبه ابزار ذخيره سازي اطلاعات دسترسي مستقيم داشته باشند.
در سال 1980، شركت Honeywell براي نخستين بار ، امكان سوار كردن سيگنالهاي ديجيتال روي حلقه جريان 4 تا 20 ميلي آمپر را براي برخي از Field device هاي توليدي خود فراهم كرد. اين سرآغاز ايده ساختن فيلد باس شد. هر Field device براي ارتباطش از قواعد خاص خودش پيروي مي كند كه به سازنده اش بستگي دارد. اداره چنين دستگاههايي روز به روز مشكل تر و پيچيده تر مي شود. به منظور حل اين مسأله ، از شبكه هاي كامپيوتري الهام گرفته شده است. در اين روش يك يا چند خط سريال، همه Fild device را به هم وصل مي كند.
يك فيلد باس از دو جزء اصلي تشكيل مي شود : Field device ها كه گره خوانده مي شوند وبستري كه شبكه داده اي را تشكيل مي دهد.
به كمك فيلد باس مي توان دستگاههاي صنعتي سطح پايين نظير حسگرها ، تحريك كننده ها، ابزار I/O و كنترل كننده ها مثل PLC و كامپيو ترها را به روشي ساده و يكسان به هم متصل نمود . با استفاده از ابزار اندازه گيري سنتي 4 تا 20 ميلي آمپر، فقط ارسال مقادير يك متغير از طريق جفت سيم ميسربود. به كمك تكنولوژي فيلدباس ، تبادل اطلاعات در فرم ديجيتالي و دو طرفه صورت مي گيرد. بنابراين علاوه بر مقادير متغيرها، مي توان اطلاعات ديگري ديگري راجع به وضعيت Field device بدست آورد وعمل پيكربندي ابزار را نيز از طريق شبكه انجام داد . بدين ترتيب علاوه بر كنترل دستگاهها ، مي توان آنها را اداره كرد. مثلا ً مطلع شد كه يك ترانسميتر حرارتي آخرين بار چه موقع كاليبره شده است. به كمك اين اطلاعات وبا استفاده از قدرت پردازشي Field device ، مي توان عمليات كنترلي پيچيده تري را به صورت محلي انجام داد. فيلد باس علاوه بر امكان انتقال سيگنا لها بين ابزار دقيق و اتاق كنترل، امكان انتقال تغذيه مورد نياز تجهيزات را تنها توسط يك جفت سيم ميسر مي سازد. اين موضوع سبب كاهش هزينه هاي كابل كشي ، پانل هاي نگه دارنده كابل ، اتصالات ، كابينتهاي مارشالينگ و مخارج نيروي انساني در رابطه با نصب ، پياده سازي و نگهداري مي شود. همچنين نياز به تعويض پانلها و قطعات ديگر به دليل فرسودگي و خوردگي ، كاهش مي يابد. سيستم انعطاف پذير مي شود و به راحتي مي توان از تكنولوژيهاي جديد استفاده كرد. هر گره را مي توان به منظور سرويس و تعمير از شبكه خارج كرد، بدون اينكه لطمه اي به عملكرد سايرين وارد شود. با استفاده از ابزار واسط مبدل سيگنالهاي فشار(3 to 15 ps ) و جريان ( 4 تا 20 ميلي آمپر ) به سيگنالهاي فيلد باس ، امكان مدرنيزه كردن با تكنولوژي فيلد باس وحفظ قطعات سنتي ميسر است. به كمك اين ابزار واسط صرفه جويي هاي قابل ملاحظه اي در مدرنيزه كردن مجموعه حاصل مي شود.

​

​

گفتيم كه براي ساخت فيلد باس از شبكه هاي كامپيوتري محلي ايده گرفته شده است. اما تفاوتهايي هم بين اين دو وجود دارد، از جمله اينكه نرخ انتقال اطلاعات چندان زياد نيست ليكن داده ها بايد در فواصل زماني قابل پيش بيني ارسال شوند. هم چنين به منظور دستيابي به كارايي بالاتر تمام لايه هاي هفت گانه پروتكل OSI پياده سازي نمي شوند بلكه تنها سه لايه از اين پشته، يعني لايه فيزيكي ، لايه data link ولايه كاربرد پياده سازي مي شوند. همانند شبكه هاي كامپيوتري ، چون چندين گره از يك بستر ارتباطي استفاده مي كنند، تصادم ايجاد مي شود ودر نتيجه زمان پاسخ افزايش مي يابد. پروتكل هاي مختلفي براي اداره دسترسي به بستر ارتباطي و تصادم تعريف شده كه از ميان آنها روشهاي CSMA/CD و Token passing براي كاربردهاي صنعتي مناسبترند. علاوه بر تعريف استاندارد بين المللي براي فيلد باس، سازندگان متعددي محصولاتي تهيه كرده اند كه معمولا با يكديگر ساز گار نيستند از جمله : BACNet, FIP/WEIP, BitBUS, P-NET, ProfiBUS, LonWorks, CANbus Seriplex, MODBUS, Mester Fieldbus, Interbus, ISP, HART, DeviceNet
در سال 1993 استاندارد بين المللي Foundation Fieldbus نتيجه تلاش مشترك ISP و WFIP تعريف شد هدف از تعريف استاندارد براي فيلد باس به شرح زير است :
1- ابزار آلات توليد شده توسط سازنده هاي مختلف مانند حالت ند، در عين حال از امكانات شبكه ديجيتال دو طرفه استفاده مي شود.
2- اين شبكه ها بايد قابل اتصال به سيستمهاي اتوماسيون توليد وپردازش داده تجاري نظير MAP و TOP باشند.
Field device هاي امروزي را مي توان به سه گروه تقسيم كرد:
ورودي – خروجي هاي آنالوگ و ديجيتال
دستگاه هاي تركيبي آنالوگ و ديجيتال
ابزار كاملا ديجيتال
دستگاه هاي نوع اول از طريق حلقه هاي جريان آنالوگ 4 تا 20 ميلي آمپر به سيستم ورودي – خروجي متصل مي شوند اين اتصالات كاملا نقطه به نقطه هستند و هر دستگاه جدا گانه، به كنترل كننده هاي ميزبان وصل مي شود. گروه دوم قابل استفاده در سيستم هاي ارتباطي آنالوگ و ديجيتال هستند. به عنوان مثال در اين سيستم ها داده ها يديجيتالي روي سيگنالهاي 4 تا 20 ميلي آمپر آنالوگ سوار مي شوند. سيگنال ديجيتال طوري ساخته مي شود كه ميانگين مقدار آن صفر باشد و خواندن مقادير جريان آنالوگ را تحت تأثير قرار ندهد. دستگاههاي گروه سوم از طريق پورتهاي RS232 و RS485 به هم وصل مي شوند ونياز به درايورهاي نرم افزاري دارند. فيلد باس، پروتكل ارتباطي تمام ديجيتال با بازدهي بالاست كه جايگزين هر سه سيستم بالا مي شود. سيستم هاي مبتني بر فيلد باس تنها از محصولات فيلد باس استفاده نمي كنند بلكه تجهيزات قديمي ورودي – خروجي انالوگ قابل اتصال به فيلد باس مي باشند.

 

[سعید گروسی]

استانداردهاي متداول فيلدباس

تكنولوژي ‍‍‍‍Foundation Field bus
خاصيت مهم و سودمند FF ، قابليت همكاري interoperabilily آن است. به اين معنا كه دشتگاههاي مختلف از سازندگان متفاوت قادرند از طريق آن، در يك سيستم كار كنند. سازنده اي كه مي خواهد چنين دستگاهي را توليد كند بايد با استاندارد هاي FF توافق كند و گواهي لازم را دريافت نمايد. اين مسأله كاربر را قادر مي سازد كه به سازنده خاصي محدود نباشد و خود باعث رقابت در ساخت دستگاهها وپايين آمدن قيمتها مي شود.

پشته پروتكل FF شامل سه بخش است:
لايه فيزيكي
لايه ارتباطات
لايه كاربرد
به منظور مدل كردن اين اجزاء ، از مدل OSI استفاده شده است.
لايه فيزيكي همان لايه يك OSI است. و FMS يا Fieldbus Message Specification (لايه تعريف پيغامهاي فيلد باس) متناظر با لايه هفتم OSI مي باشد. زير لايه FAS ارتباط بين FMS و DLL را فراهم مي كند . هر لايه header مربوط به خودش را به داده هاي كاربر اضافه مي كند تا پيغام به لايه فيزيكي برسد.
لايه فيزيكي مطابق استانداردهاي ISA و IEC ساخته شده است. لايه فيزيكي پيغام را از پشته پروتكلي در يافت كرده آنرا به سيگنالهاي قابل ارسال روي بستر ارتباطي فيلد باس تبديل مي كند. عمليات تبديل شامل اضافه و حذف كردن مقدمه، محدود كننده ابتدايي و محدود كننده انتهايي مي باشد. سيگنالها به روش Manchester- Biphase-L كد مي شوند . بنابراين اطلاعات زماني لازم براي همگام سازي در خود داده ها پنهان مي باشد.

پشته پروتكلي Foundation Fieldbus
لايه فيزيكي از دو نوع باس ، پشتيباني مي كند: فيلد باس H1 وفيلد باس H2. از فيلد باس H1 براي كاربردهاي كنترل دما، سطح و جريان استفاده مي شود. دستگاهها را مي توان مستقيما ً از طريق فيلد باس تغذيه نمود. سيگناليك H1 به اين صورت است كه بخش ارسال داده ها، جريان 10mA با سرعت 25/31 kbit/s توليد مي كند و با توجه به اينكه مقاومت ختم كننده ، 50 اهم است ولتاژي برابر يك ولت (peak to peak) روي خط مي افتد. اين سيگنال روي جريان DC مستقيم منبع تغذيه سوار مي شود. ولتاژ تغذيه بين 9 تا 32 ولت DC متغير است. طول فيلد باس به سرعت انتقال داده ها، اندازه سيم و توان باس بستگي دارد. مسير اصلي در صورتي كه از كابل زوج سيم تابيده با محافظ استفاده شود، نبايد از 1900 تجاوز كند. فيلد باس H2 براي كنترل پيشرفته فرآيند، ورودي – خروجي هاي راه دور و كاربرد هاي اتوماسيون سرعت بالاي كارخانه بكار مي رود. گر چه استاندارد لايه فيزيكي اجازه مي دهد توان از طريق فيلد باس توزيع شود، اما در بيشتر كاربردها دستگاههاي متصل به H2، منبع تغذيه جداگانه دارند يا از طريق كابل ديگري، توان دريافت مي كنند. مشخصات سيگناليك H2 به اين ترتيب است كه دستگاه ارسال داده، جريان 60mA با سرعت 2/5 مگابيت در ثانيه توليد مي كند. با توجه مقاومت 75 ختم كننده ها، ولتاژ97 روي خط القاء مي شود. اگر قرار باشد توان از طريق باس ارسال شود، سيگنالهي فيلد باس روي سيگنال توان 16Khz AC مدوله مي شوند. دستگاه هاي فيلد باس، همگي به مسير اصلي متصل مي شوند وبه كمك اتصال دهنده خاصي از طريق كوپل القايي سيگنالهاي داده و توان را در يافت مي كنند. در اين حالت نيازي به شكستن مسير اصلي باس به منظور اتصال دستگاهها نيست.
به دليل بالا بودن سرعت انتقال داده ها، تنها از توپولوژي باس پشتيباني مي شود و به علت پديده انعكاس ، نمي توان مانند H1 انشعابها را به مسيراصلي متصل نمود. تعداد كل وسايلي كه مي توان به H2 وصل نمود بستگي به مصرف توان ، نوع كابل و استفاده از تكرار كننده ها دارد. به منظور اتصال فيلد باسهاي منفرد H1 وH2 وساخت شبكه بزرگتر از پل ( bridge ) استفاده مي شود. وظيفه لايه LDD كنترل دسترسي به رسانه ارتباطي با استفاده از زمانبند مركزي بنام LAS مي باشد. اين پروتكل از تركيب استانداردهاي ISA و IEC براي لايه DLL بوجود آمده است.
دستگاههاي متصل به اين باس را مي توان به سه دسته تقسيم كرد:
دستگاههايي كه قادر نيستند نقش LAS را ايفا كنند.
دستگاههاي Link Master كه مي توانند LAS هم باشند.
پلهايي كه به منظور اتصال فيلد باسهاي منفرد بكار مي روند.
LAS
LAS يك ليست حاوي زمانهاي ارسال تمام بافرهاي داده موجود در دستگاههايي كه به صورت پريوديك داده ارسال مي كنند، نگهداري مي كند. هر زمان كه نوبت يك دستگاه فرا ميرسد ، LAS يك پيغام CD به آن مي فرستد. پس از دريافت CD ، دستگاه مزبور داده هاي موجود در بافرش را روي باس منتشر مي كند. دستگاههايي كه به عنوان مشترك دريافت پيغام پيكر بندي شده اند، اين داده ها را دريافت مي كنند. اين روش به منظور ارسال منظم و چرخشي داده ها ي حلقه كنترلي بين دستگاههاي متصل به فيلد باس طراحي شده است.
تمام دستگاههاي روي Fieldbus فرصت اين را دارند كه پيغامهاي خارج از نوبت و پيش بيني نشده را روي باس بفرستند. LAS با ارسال نشانه به يك دستگاه ، به آن اجازه استفاده از باس را مي دهد. وقتي دستگاه نشانه را مي گيرد، تا زماني كه ارسال پيغام شود يا مهلت نگهداري نشانه تمام شود، مي تواند به ارسال پيام ادامه دهد. اين پيغام به يك يا چندين مقصد ارسال مي شود. كل عمليات LAS به پنج گروه تقسيم مي شود:
1- زمانبندي پيغام CD : همانگونه كه قبلا ذكر شد ، كل عمليات LAS كنترل دستي به باس است. اين وظيفه بالاترين الويت را داراست وساير عمليات در فواصل ارسال زمانبندي شده، انجام مي شوند.
2- نگهداري ليست اعضاي فعال : اين ليست حاوي آدرس اعضايي است كه به Token دريافتي ، پاسخ مثبت مي دهند. هر لحظه ممكن است دستگاههاي جديدي به باس وصل شود. LAS به صورت پريوديك پيغامهاي PN را به آدرسهايي مي فرستد كه در ليستش موجود نيستند. اگر دستگاهي با آدرس مذ كور حاضر باشد، به PN پاسخ مي دهد و نامش به ليست موجود در LAS اضافه مي شود.
لازم است LAS ، پس از ارسال Token به همه اعضاي فعال ، حداقل يك پيغام PN به يك آدرس ارسال كند. دستگاهها تا زماني كه به پيغامهاي PT پاسخ صحيح مي دهند در ليست باقي مي مانند. اگر پس از سه مرتبه تلاش ، دستگاهي بدون استفاده از Token ، آنرا برگرداند، از ليست حذف مي شود. پس از انجام هر نوع تغييري در جدول، محتويات آن را براي همه دستگاههاي موجود روي باس ، منتشر مي شود.
3- همگام سازي در لايه DLL : LAS بصورت پريوديك پيغام اعلام زمان سراسري را روي شبكه منتشر مي كند تا زمان تمام دستگاهها در لايه DLL، يكسان باقي بماند. اين كار لازم است، زيرا ارتباطات زمان بندي شده بلوك هاي عملياتي در لايه كاربرد ، مبتني بر اطلاعات استخراج شده از اين پيغامها هستند.
4- ارسال Token : هر دستگاه با دريافت Token ، اجازه دارد پيغامهاي زمانبندي نشده اي را ارسال كند.
5- افزونگي LAS: هر فيلد باس، ممكن است چندين Link Master داشته باشد كه با از كار افتادن LAS جاري، جايگزين آن بشوند يعني فيلد باس به صورت فعال در زمان رخ دادن خطا [15] طراحي شده است.
لايه FMS به برنامه هاي كاربردي اجازه مي دهد كه به يكديگر از طريق فيلد باس و با استفاده از تعدادي پيغام با فرمت استاندارد، ارتباط داشته باشند. FMS، سرويس هاي ارتباطي ، فرمت پيغام ها و رفتار پروتكل براي ساخت پيغامهاي كاربر را تعريف مي كند.
پيغامهاي FMS را مي توان بر حسب وظايفشان گروه بندي كرد:
1- پيغام هايي كه مسئول برقراري و قطع ارتباط ورد كردن پيامها هستند.
2- سرويسهاي دسترسي به متغيرها از قبيل خواندن ، نوشتن، گزارش و پاك كردن اطلاعات.
3- سرويسهايي كه به برنامه كاربر اجازه مي دهند كه رخدادها را گزارش دهد و آنها را پردازش نمايد.
4- سرويسهاي down load , uphoad
5- سرويسهاي اجراي برنامه از راه دور
آنالوگ (AO)، كنترل كننده PD و PID وتناسبي تعريف شده اند. در FF-892 ،19 تابع استاندارد ديگر نيز تعريف شده است . به عنوان مثال، يك حس كننده دما، تنها شامل بلوك عملياتي AI است. يك شير كنترل ، شامل بلوك عملياتي PID وبلوك AD مي باشد. بنابراين يك حلقه كنترلي ساده با اين بلوكهاي پايه اي ساخته مي شود.
بلوكهاي Transducer بلوكهاي عملياتي را از توابع ورودي – خروجي محلي مورد نياز براي خواندن حسگرها و صدور دستورات خروجي، جدا مي كند. اين بلوكها حاوي اطلاعاتي در مورد زمان Calibration ونوع حسگرها مي باشند. معمولا به ازاي هر بلوك عملياتي ورودي – خروجي يك بلوك Transducer لازم است. پس از طراحي سيستم وانتخاب ابزار آلات، زمان پيكر بندي سيستم كنترلي به كمك اتصال وروديهاو خروجيهاي بلوكهاي عملياتي به يكديگر طبق استراتژي كنترلي مورد نظر ، فرا مي رسد. اين كار با استفاده از اشياء گرافيكي موجود در نرم افزار پيكر بندي صورت مي گيرد بدون اينكه نياز به برقراري اتصالات فيزيكي در محل باشد. پس از مشخص شدن اتصالات بلوكهاي عملياتي ، نام دستگاهها، برچسبها ونرخ اجراي حلقه هاي كنترلي، نرم افزار پيكربندي هر دستگاه را توليد مي كنند. پس از اينكه همه دستگاهها، اطلاعات را در يافت كردند، سيستم آماده كار مي شود.
عليرغم تعريف استاندارد براي فيلد باس، اين استاندارد هنوز جهاني نشده وشركتهاي توليد كننده اي وجود دارند كه ادعا مي كنند با رعايت استانداردهاي خودشان به باز دهي بهتري دست مي يابند. محصولات اين شركتها مطابق خصوصيات زير از هم متمايز مي شوند:
1. مشخصات فيزيكي نظير توپولوژي شبكه ، بستر فيزيكي ارتباط، ماكزيمم تعداد گره هاي متصل به گذرگاه و ماكزيمم طول مسير با تكرار كننده وبدون تكرار كننده.
2. مشخصات كارايي نظير مدت زمان هر سيكل بازرسي ورودي – خروجي ها، ومدت زمان ارسال هر بلوك داده اي.
3. مكانيزم انتقال نظير متدهاي ارتباط، خصوصيات ارسال ، سايز داده هاي انتقالي، متد دستيابي به بستر ارتباطي مشترك و روشهاي چك كردن خطا در پيغامها.
سهولت نصب، پذيرش جهاني و امكان انتقال توان از طريق فيل باس از ديگر مشخصات محصولات مختلف هستند اما به طور قطع نمي توان يكي از اين تكنولوژيها را به عنوان تكنولوژي برتر معرفي كرد و بسته به كاربرد ، بايد نقاط قوت وضعف هر كدام را سنجيد وابزار مناسب را انتخاب نمود.
برخي از نمونه هاي فيلدباس: AS-i ، InterBUS و CAN Open

 

[سعید گروسی]

(AS-i (Actuator sensor-Interface

كار بردهاي معمول آن در ماشينهاي اسمبلي و بسته بندي ، سيم كشي تك كابلي بلوكهاي حسگر با چند ورودي، حسگرهاي هوشمند، شيرهاي پنوماتيكي، سوئيچ ها و.آشكار كننده ها مي باشد. مزاياي آن، سادگي بسيار زياد ، هزينه پايين و مقبوليت گسترده است. همچنين داراي سرعت بالا مي باشد و مي توان توان مورد نياز Fielddevice را از طريق باس انتقال داد.
نقاط ضعف آن عبارتند از: مناسب نبودن براي اتصال به I/O هاي آنالوگ و اندازه محدود شبكه.
ASI براي استفاده در سيستمهاي كوچك با I/O گسسته طراحي شده و تقريبا ً ساده ترين فيلد باس موجود است. براي پيكر بندي آن تنها لازم است آدرس هر گروه مشخص شود ورودي – خروجي هاي متناسب به آن نسبت داده شوند. كابل سيگنال قادر است توان 30 ولت DC را با جريان كم ، براي تغذيه وروديها ، حمل كند وتوان مورد نياز خروجي ها از طريق كابل جداگانه اي حمل مي شود.

​

​

با وجود عدم استفاده از پوشش محافظ در مقابل اغتشاشات RFI,EMI مصون است ، به اين دليل كه سيگنالهاي ديجيتال روي ك مصون است ، به اين دليل كه سيگنالهاي ديجيتال روي ك مصون است ، به اين دليل كه سيگنالهاي ديجيتال روي كابل بصورت سيگنال سينوسي كد مي شوند كه پهناي باند خيلي باريكي دارد. مكانيزم *****ينگ در طول شبكه توزيع شده وسيگنالهاي اغتشاش را پس مي زند. سيگنالهاي آنالوگ نيز مي توانند روي خط، ارسال شوند، اما هر گره تنها مي تواند يك دستگاه آنالوگ را پشتيباني كند.
زمان SCAN در ASI قطعي است. يعني با اطمينان مشخص كرد كه فاصله زماني بين تغيير وضعيت تا گزارش آن چقدر است. براي محاسبه زمان SCAN بايد تعداد گره ها شامل Slave,Master را در 150 ميكرو ثانيه ضرب كرد.
Interbus
كاربردهاي متداول آن در ماشينهاي اسمبلي، جوشكاري و كنترل مواد مي باشد. همچنين براي سيم بندي تك كابلي حسگر چند ورودي، شيرهاي پنوماتيكي ، بار كد خوانها، درايوها و واسط هاي كاربر استفاده مي شود. از مزاياي آن آدرس دهي اتوماتيك بهگره هاست كه شروع به كار سيستم را آسان و سريع مي كند. توانايي تشخيص خطاي آن بسيار پيشرفته است. پيغام هاي آن Overhead كمي دارند و زمان پاسخ سريع و استفاده مؤثر از پهناي باند و انتقال توان از خصوصيات ديگر آن است. اشكال آن اين است كه از كار افتادن يك اتصال، كل شبكه را از كار مي اندازد و توانايي انتقال مقادير خيلي زياد داده را ندارد.
اين باس از نظر فيزيكي شبيه يك شبكه مبتني بر Line-and-drop به نظر مي رسد اما در واقع يك رينگ سريال است و هر Slave، دو اتصال دارد و از طريق يكي داده را رد مي كند و از طريق ديگري داده ها را به بعدي منتقل مي كند. اطلاعات آدرس دهي در اين پروتكل وجود ندارد و داده ها به روش چرخشي روي شبكه قرار مي گيرند وMaster با توجه به مكان هر گره در حلقه مي تواند تشخيص دهد گره در حال خواندن يا نوشتن است. اين مسأله سربار بسته هاي داده اي را مي نيمم مي كند. بنابراين تعداد كمي از باسهاي موجود سريعتر از InterBUS هستند.

​

​

​

InterBUS مي تواند به آساني I/O هاي آنالوگ و ديجيتال را اداره كند و داده ها مي توانند بصورت بلوكي ارسال شوند. به كمك ماجولهايي به نام COMM كه بوردهايي به اندازه كارت اعتباري هستند ونصب آنها در كنترل كننده ها، واسط كاربر، درايو، بار كد خوان، پردازنده سيگنال و هر دستگاه ديگري ، مي توان آنها را به فيلد باس متصل كرد.
CAN Open

كاربردهاي متداول آن در سيستمهاي كنترل حركت، ماشين هاي اسمبلي ، جوشكاري و كنترل مواد، اتصال بلوكهاي حسگر ، حسگرهاي هوشمند، شيرهاي پنوماتيك ، بار كد خوان ، واسط كاربر ودرايو مي باشد.
CAN Open در واقع پروتكل لايه كاربرد است و بر مبناي پروتكل CAN كه لايه هاي 1و2 را تعريف مي كند نوشته شده است و از مزاياي آن عبارت است ازاين كه از ساير شبكه هاي مبتني بر پروتكل CAN براي كنترل حركت سرعت بالا و حلقه هاي فيلد بك مناسبتر است.


EIB
يك استاندارد باز است به اين معنا كه همه مي توانند راهكارهاي جديد خود را به آن بيافزايند. انجمن بي طرف استانداردسازي اروپا EIBA همه راهكارها را بررسي مي نمايد و از آنها جهت توسعه اين استاندارد بهره مي گيرد. اين استاندارد ارتباط بسيار ساده اماعلمي و اصولي را بين همه انواع وسايل كنترلي به دست مي دهد واجراي آن بسيار ساده است. يكي ديگر از مواردي كه باعث مقبوليت اين استاندارد شده است، مشتري محور بودن آن است.
EIB راهكارهايي را ارائه ميدهد تا به وسيله آن ساكنين بتوانند همواره از وضع ساختمان خود مطلع باشند بدون آنكه هزينه گزافي بپردازند. در همه شاخه هاي اين استاندارد بحث ارائه سرويس بهتر، پاسخ سريعتر، انعطاف پذيري بيشتر، افزايش كارآمدي و همچنين صرفه جويي در مصرف انرژي لحاظ شده است.
راه اندازي سيستمهاي هوشمند: EIB براساس بالاترين استانداردهاي هوشمند سازي طراحي شده است و در آن طرحهاي توسعه آينده و همچنين قابليت تغيير پذيري بسيار بالايي پيش بيني شده است. EIB امنيت بالا، بازده اقتصادي، تبديلات و تغييرات ساده را در ساختمانهاي اداري، سوله هاي صنعتي و مكانهاي عمومي به دست مي دهد. توابعي مانند روشنايي، كنترل پرده ها و دما بسته به نياز كاربر، قابل تعريف هستند و تغييرات بعدي به سادگي قابل اجرا مي باشند.
با به كارگيري EIB مي توان همه پارامترها را از هر كجاي ساختمان تغيير داد. همچنين امكان تغيير پارامترها به وسيله دستگاه ريموت كنترل يا تلفن همراه و يا اينترنت وجود دارد. و همچنين اگر تغيير تابعي از هر نوع بستگي به تغيير ديگر توابع داشته باشد، اين كار بدون ايجاد هيچگونه تداخل يا مشكلي انجام پذير خواهد بود. به وسيله قابليتهاي مركز كنترل و يا برنامه ريزي انجام شده بر روي خود وسيله ها مي توان امكانات زيادي را مهيا نمود. براي مثال:
همه پرده ها به آرامي بالا روند، كنترل شدت روشنايي فعال شود، همه اتاقها بر روي دمايي كه برايشان تعريف شده قرار بگيرند و....و البته همه اين كارها فقط با فشار يك دكمه انجام مي پذيرد.
در ساختمانهايي كه سيستم EIB پياده شده است نيازي نيست كه تغييرات به صورت دستي انجام پذيرد به اين معنا كه براي كنترل ساختمان مي توان از يك سيستم حلقه بسته استفاده نمود. اين سيستم قادر است به طور خودكار دماي هر اتاق و نور آنها را براساس مقادير تعريف شده براي روزهاي مختلف هفته تنظيم نمايد. با بكار گيري EIB مي توان سيستم را مانيتور نمود. براي مثال: ساختمان را در زمان وقوع آتش سوزي كنترل نمود و يا مدارهاي الكتريكي را به منظور صرفه جويي در مصرف انرژي مورد بررسي قرار داد.
با EIB انرژي الكتريكي مستقيما به وسيله سوييچ ها به مانند سيستمهاي سنتي، وارد مدار نمي شود اطلاعات به وسيله سنسورها يا كليدهاي فشاري در داخل يك زوج از كابل انتقال ديتا فرستاده مي شود و به وسيله Actuator كه در تابلو كنترل قرار دارد دريافت مي گردند و اين وسيله فرمان فرستاده شده را فرضا با سوييچ كردن مدار و انتقال قدرت به مصرف كننده انجام مي دهد. مصرف كننده هاي الكتريكي مي توانند مستقل از مدارهاي قدرت الكتريكي سوييچ شوند. لذا لامپهاي راهرو ميتوانند از هر جاي ديگر خانه نيز روشن شوند. مصرف كننده هاي الكتريكي مي توانند حتي به وسيله سنسورها سوييچ شوند بدون آنكه نيازي به فشردن كليد و يا استفاده از ريموت كنترل باشد. همه المانهاي اين مجموعه قابل برنامه ريزي هستند و مي توانند به طور خودكار عمل نمايند. همه توابع منطقي اين سيستم مي تواند دوباره تعريف شود. براي مثال اگر روشنايي اتاقها از مقدار خاصي كه قبلا تعريف كرده ايم كمتر شد، بعد از ساعت 6 عصر همه پرده هاي اتاق كشيده شده و لامپهاي سالن به آرامي روشن شوند همچنين حالتهاي مختلف سوييچهاي مصرف كننده ها به آساني نمايش داده مي شود.

 

[FREE DOOM]

اينقدر تو اين باشگاه تاپيك هاي علمي و مفيد كم شده كه آدم چنتاش و ميبينه از خوشحالي بال درمياره.

دمت جيزززززززززززززززززززززز سعيد جان

 

[سعید گروسی]

Z-Wave:

Z-Wave يك پروتكل ارتباطي دوطرفه بي‌سيم است كه با اتحاد شركت دانماركي Zensys و Z-Wave ارائه شد. اين تكنولوژي براي توان‌ها و پهناي باند‌هاي كم طراحي شده‌است. يعني براي استفاده در كاربرد هايي مانند Home Automation و يا Sensor Network ها.
Z-Wave يك شبكه با كيفيت بالا را در برابر قيمتي كه معادل بخشي از قيمت تكنولوژهاي مشابه آن مي باشد در اختيار كاربران مي‌گذارد كه اين امر با تمركز برروي استفاده از پهناي باند كم و جايگزيني سخت ‌افزارهاي گران قيمت با روشهاي نرم‌افزاري امري ابتكاري است. گفتني است كه در اين تكنولوژي از هيچگونه سيم كشي براي انتقال سيگنالهاي كنترلي استفاده نشده و اين امر فقط به كمك سيگنالهاي RF صورت مي پذيرد.

محدوده استفاده از Z-Wave :

Z-Wave عمدتاً‌ از تكنولوژي RF براي Remote control ها استفاده مي‌نمايد. تكنولوژي Z-Wave با مصرف انرژي كم، انتقال دوطرفه ، تكنولوژي شبكه Mesh و پشتيباني از "باطري به باطري" گزينه مناسبي براي سنسورها و دستگاه‌‌هاي كنترلي مي‌باشد.
تكنولوژي شبكه Mesh براي Z-Wave مي‌تواند دستورات را به‌صورت دو طرفه از يك وسيله به وسيله ديگري منتقل نمايد درحاليكه ممكن است موانع و يا نقاط كور راديويي در محل موجود باشد.
تكنولوژي Z-Wave به‌صورت چيپ ست‌هايي به تنهايي در دسترس است. پروتكل Z-Wave درون چيپ‌ها جاسازي شده‌است. و حافظه Flash جهت توليدكنندگان اين محصولات براي بارگذاري نرم‌افزارهايشان تعبيه شده‌است.
براي راحتي ارائه محصولات طرح‌هاي از پيش آماده‌اي بر روي برد‌هاي PCB دركنار چيپ‌هاي تكي Z-Wave ارائه مي‌شود كه مي توان به برد‌هاي آنتن‌ و *****‌ها اشاره نمود.
شما مي‌توانيد به ‌كمك Z-Wave تمامي وسايل خود را حتي زماني كه در خانه نيستيد تحت كنترل داشته باشيد. و اين امر از طريق يك PC و با كمك اينترنت از هر نقطه از دنيا ميسر خواهد بود . حتي با كمك موبايل نيز قادر به انجام بسياري از اين امور خواهيد بود.
به‌دليل اينكه Z-Wave روي فركانس خاص خود كار مي‌كند با هيچيك از ديگر وسايل بي‌سيم مثل تلفن‌هاي بي‌سيم، روترها و مودم‌ها و... تداخل نخواهد داشت.
از نكته قابل تأمل درخصوص Z-Wave اين است كه بر روي كليه سيستم‌هاي "با سيم" خانه‌ها موجود قابل اجرا بوده و امكانات جديد موجود درخانه‌هاي نسل بعد را براي شما مهيا مي‌سازد.

Z-Wave در برابر X10:

Z-Wave در برخي كاربرد‌ها نسبت به X10 داراي رجحان مي‌باشد. در حاليكه X10 سيگنالها را بر روي خطوط قدرت ارسال مي‌نمايد و يك مبدل RF را به‌صورت انتخابي پيشنهاد مي‌دهد، Z-Wave كاملاً برپايه RF استوار است.سيستم‌هاي Z-Wave بسيار سريعتر از سيستم‌هاي X10 پاسخگو مي‌باشند و يك اعلام وصول را جهت حصول اطمينان از عدم مفقود شدن سيگنال بدون توليد خطا (يعني در صورت مفقود شدن سيگنال حداقل بايستي خطا اعلام شود.) مطالبه مي‌نمايد. سيستم‌هاي X10 تقريباً يك ثانيه زمان براي ارسال دستور نياز دارند درحاليكه Z-Wave ارسال دستور و اعلام وصول را درزماني حدود 50ms انجام مي‌دهد. تقريباً غالب نقاط Z-Wave خود به‌عنوان يك Repeater نيز عمل مي‌نمايند. بنابراين وسيله شما نيازي ندارد كه درپوشش كنترل شما قرار گيرد. زيرا تعدادي از وسايل در بين راه نقش قاصد انتقال پيام را بازي مي‌كنند.
ضمناً‌ Z-Wave اساساً امنيت بيشتري را نسبت به X10 ارائه مي‌نمايد. هر كنترلر يك كد 32 بيتي به عنوان home code دارد. وقتي اين كنترلر براي يك شبكه استفاده مي‌شود. اين home code به تمام وسايل و ادواتي كه به اين شبكه ملحق شوند اختصاص مي‌يابد. اين قضيه را با X10 كه داراي home code 16 يا home code 4 بيتي است مقايسه نماييد. دستگاه‌هاي Z-Wave پيام‌هاي ارسالي از home code هاي ديگر را مي‌شوند اما پاسخ و عكس‌العمل به آن نشان نمي‌دهند. يك حمله‌كننده حرفه‌اي قطعاً خواهد توانست يك پيام ساختگي ايجاد كند اما اين امر هرگز اتفاقي رخ نخواهد.

توپولوژي و مسيريابي:

Z-Wave از توپولوژي شبكه Mesh كامل استفاده مي‌نمايد و هيچ نقطه اصلي در شبكه وجود‌ندارد. يك پيام از A به C مي‌تواند به موفقيت منتقل شود حتي اگر اين دو نقطه يكديگر را پوشش نمي‌دهند و انتقال از طريق نقطه B بين اين نقاط صورت مي‌گيرد. اگر يك مسير مقدم در دسترس نباشد صادركننده پيام تلاش خواهد نمود مسيرهاي ديگري را به سمت نقطه مقصد پيدا نمايد. بنابراين يك شبكه Z-Wave مي‌تواند پوششي به مراتب بيش از يك واحد آپارتمان (چيزي در حدود 30m) را داشته باشد. براي اينكه تجهيزات Z-Wave بتوانند سيگنالهايي را كه خودشان صادر نموده‌اند را منتقل نمايند، نمي‌توانند در حالت خواب (Standby) فرو روند بنابراين اكثر دستگاههايي كه با باطري كار مي‌كنند به عنوان يك Repeater انتخاب نمي‌شوند. يك شبكه
Z-Wave مي‌تواند شامل132 واحد باشد (كه اين تعداد با قابليت پل زدن بين شبكه‌ها در صورت نياز به تعداد واحد بيشتر قابل افزايش است) نيازمند باشد.

گستردگي Z-Wave :

پيوستگي Z-Wave شامل يك كنسرسيوم و بيش از يكصد توليد كننده مستقل است كه موافقت نموده‌اند كه محصولات كنترل وسايل خانگي را بر پايه استاندارد Z-Wave توليد نمايند. اعضاء اصلي شامل : Danfoss، Intel، Intermatic، Leviton، Master Cable، Universal Electronic، Wayne Dalton، Z-Wave، Tensys.

BACnet:

علت ايجاد استاندارد BACnet تمايل فراوان مالكين ساختمان براي همسان سازي سيستم هاي ساختمان بود. همسان سازي يعني قابليت همكاري تجهيزات يكپارچه با سيستم هاي مختلف ساختمان و يا سيستم هاي كنترلي و اتوماسيون ساختمان صرف نظر از توليد كنندگان آن ها.
براي دستيابي به اين هدف كميته استانداردسازي انجمن توليدكنندگان وسايل گرمايشي و سرمايشي آمريكا (ASHRAE) بررسي همه جانبه خود را براي وضع استاندارد جامعي كه بتواند پاسخگوي اين نياز جامعه باشد به كار گرفت و در اين راه با همه كميته هاي استاندارد داخلي و خارجي ارتباطات گسترده اي را انجام داد. بالاخره پس از 9 سال بحث و تحقيق كميته استاندارد سازي ASHRAE در سال 1995، BACnet را بر پايه آخرين دستاورد هاي علم انتقال اطلاعات به صنعت عرضه كرد. BACnet در دسامبر همان سال به وسيله موسسه استاندارد آمريكا، به عنوان استاندارد ملي اتوماسيون شناخته شد.
كميته استانداردسازي همواره براي توسعه و افزايش قابليت هاي BACnet تلاش مي كند و همواره در ارتباط با صنايع و شركتهاي بيشماري كه خدمات اتوماسيون را براي صنايع و ساختمانها ارائه مي كنند همكاري داشته است. از اين رو است كه استاندارد BACnet به عنوان يك استاندارد باز همواره مورد استقبال مهندسان و طراحان قرار مي گيرد.

BACnet امروز :

استاندارد BACnet كه با موشكافي و حساسيت ويژه اي طراحي گرديد، به سرعت گسترش يافته و مورد استفاده قرار مي گيردو كاملا مورد اعتماد مهندسان اتوماسيون مي باشد.اين استاندارد كه گواهي هاي بين المللي زيادي مبني بر كارايي فوق العاده و مورد انتظار مهندسان و طراحان را دارد در سال 2003 موفق به اخذ گواهي نامه ISO 16484-5 شده است.
BACnet به مديران و مالكان امكان مي دهد تا بهمراه صرفه جويي در هزينه از محصولات كنترلي كه درشركتهاي مختلف ساخته شده اند به صورت يكپارچه و منسجم استفاده كنند. BACnet براي سيستم هاي كنترل يكپارچه و اتوماسيون ساختمان از قبيل روشنايي، HVAC/R كنترل دسترس، امنيت، انتقال عمودي و .. طراحي گرديده و بكار گرفته مي شود. با استفاده از BACnet مالكين ساختمان مي توانند بهترين تكنولوژي و خدمات قابل ارائه از هر شركتي را براي خود انتخاب كنند بدون آنكه نگران باشند سيستم انتخابي با سيستم هاي قبلي سازگار است يا خير. اين امكان در حقيقت قابليت تعويض كنترل كننده هاي مختلف را به مالك مي دهد بدون آنكه نيازي به تعويض سيستم كنترلي باشد. قبل از طراحي اين استاندارد، توليد كننده هاي وسايل كنترلي، هر يك براي ارتباط وسايل خود با شبكه ساختمان، از استاندارد ساخت خود استفاده مي كردند. اين استانداردها به هيچ وجه با يكديگر سازگار نبود و اگر مالك تصميم به تعويض يك كنترل كننده مي گرفت، مي بايست هزينه نصب سيستم كنترلي جديد را نيز مي پرداخت و اين مقرون به صرفه نبود. همچنين BACnet امكان كنترل همه جانبه وسايل كنترلي را از يك ايستگاه كنترل ميسر مي سازد و در ساختماني كه از اين استاندارد استفاده شده است، اپراتور نگران برقراري ارتباط بين وسايل كنترلي نصب شده در هر گوشه اي از ساختمان نيست.

C-BUS:

​

C-BUS يك پروتكل براي اتوماسيون منازل و ساختمانهاست كه در استراليا ، نيوزلند، ‌آسيا، خاورميانه ، روسيه ، آمريكا ، آفريقاي جنوبي ، انگلستان و بخش‌هاي ديگر از اروپا ، از آن استفاده مي‌‌گردد.
C-BUS توسط شركت Clipal و در بخش سيستم‌هاي جامع كليپسال (Clipsal Integrated Systems) جهت استفاده در سيستم‌هاي Home Automation و كنترل روشنايي اين شركت طراحي گرديد. امروزه درآمريكا C-BUS تحت نام تجاري Square D نيز مطرح مي باشد.
C-BUS در كنترل سيستم‌هاي Home Automation به‌خوبي سيستم‌هاي كنترل روشنايي اقتصادي در سيستم هاي مديريت كلان ساختمان يا همان BMS عمل مي‌نمايد.
بر خلاف پـروتكل عمومي X10 كه بادر يك ‌سري سيگنال‌هاي اجباري بـر روي خطوط قدرت استفاده مي‌نمايند، C-BUS يك كابل اختصاصي ولتاژ پايين يا يك شبكه بي‌سيم دوطرفه را جهت انتقال سيگنال‌هاي كنترل و فرامين استفاده مي‌نمايد. اين امر اعتبار ارسال دستورات را بيشتركرده و باعث مي‌شود C-BUS نسبت به X10 براي ساختمان‌هاي بزرگ و كارهاي تجاري مناسب‌تر باشد.

سيستم C-BUS:

C-BUS مي‌تواند براي كنترل نور و ساير سيستم‌هاي الكتريكي از طريق ريموت كنترل استفاده شود. و ضمناً مي‌تواند با يك سيستم حفاظتي، محصولات صوتي و تصويري يا ساير موارد الكتريكي در تعامل باشد. سيستم C-BUS در دوحالت با سيم‌ و بدون سيم در دسترس مي‌باشد. درگاه (Gateway) جهت ارتباط بين شبكه‌اي با سيم و بدون سيم آن نيز در دسترس است. سيستم با سيم C-BUS از يك كابل Cat5 UTP به‌عنوان بستر ارتباطي بهره مي‌برد. سيم‌كشي شبكه با كمك Cat5 در C-BUS از يك ساختار توپولوژي آزاد بهره مي‌برد. ماكزيمم طول سيم بكار رفته در C-BUS ،حدود 1000 متر است. با اين وجود اين متراژ با استفاده از Bridge در شبكه قابل افزايش است. در يك شبكه تا حدود 100 دستگاه مختلف قابل نصب است كه اين تعداد نيز به كمك Bridge ها قابل افزايش هستند.
حداكثر تعداد شبكه‌هاي C-BUS در يك نصب 255 شبكه مي‌باشد (توجه داشته‌باشيد كه اين محدوديت اگر از يك واسط C-Bus Ethernet استفاده ‌شود اعمال نخواهد شد، در آن شرايط سيستم فقط محدوديت آدرسIP را خواهد داشت).حداكثر تعداد شبكه‌هاي متصل شده به‌صورت سري به شبكه محلي از طريق Bridge هاي شبكه 7 عدد است (يعني استفاده از 6 عدد Bridge).

 

[الهام پورویس]

سلام
جناب مهندس گروسی
ممنونم به خاطر لطفی که کردین و این اطلاعات رو به من دادین....
اگر لطف کنید و در مورد سیستم DCS هم اگر مطلبی دارید بهم بدید.
با سپاس

 

[سعید گروسی]

سلام
جناب مهندس گروسی
ممنونم به خاطر لطفی که کردین و این اطلاعات رو به من دادین....
اگر لطف کنید و در مورد سیستم DCS هم اگر مطلبی دارید بهم بدید.
با سپاس

سلام مهندس
خواهش میکنم.
http://www.www.www.iran-eng.ir/showthread.php/415386-%D8%A7%D8%AA%D9%88%D9%85%D8%A7%D8%B3%D9%8A%D9%88%D9%86-
%D8%B5%D9%86%D8%B9%D8%AA%D9%8A
http://www.persiangig.com/pages/dow...t/DCS/DCS-www.powerengineering.blogfa.com.rar

 

[srwa.s]

salam xeili mamnon aghaye mohandes;
mishe be ye soalam javab bedin,che no sensorhaei baraye andazegirie damaie ab bekar miravand?
va nahveie kalibrasione sensorhaie dama?
mamnon misham age rahnamaei konin.

 

[Armin-Z]

سلام خسته نباشید، من پروژه ای در مورد "ملاحظات عملی در انتخاب و نصب تجهیزات ابزار دقیق بر اساس استاندارد های بین المللی" در درس ابزار دقیق در دانشگاه دارم، میخواستم اگه میشه در مورد این موضوع به من کمک کنید، ممنون

 

[سعید گروسی]

salam xeili mamnon aghaye mohandes;
mishe be ye soalam javab bedin,che no sensorhaei baraye andazegirie damaie ab bekar miravand?
va nahveie kalibrasione sensorhaie dama?
mamnon misham age rahnamaei konin.

http://www.www.www.iran-eng.ir/showthread.php/414391-اطلاعات-کامل-درباره-سنسورهاوکاربردها