PROFIBUS, PLC, uzak I/O, motor sürücüsü, sensör, aktüatör ve proses cihazları arasında dijital veri alışverişi için geliştirilmiş bir endüstriyel fieldbus haberleşme sistemidir. Özellikle fabrika ve proses otomasyonunda uzun yıllardır kullanılan PROFIBUS, farklı üreticilerin cihazlarını ortak bir haberleşme altyapısında bir araya getirebilmesi nedeniyle endüstriyel otomasyonda önemli bir kurulu tabana sahiptir.

En basit haliyle: PROFIBUS, bir PLC'nin fabrikadaki birçok cihazla ortak bir haberleşme hattı üzerinden veri alışverişi yapmasını sağlar. Böylece sensör bilgileri PLC'ye ulaşabilir, PLC sürücülere veya çıkış modüllerine komut gönderebilir ve cihazların çalışma veya arıza bilgileri aynı ağ üzerinden izlenebilir.

PROFIBUS adı ne anlama gelir?

PROFIBUS adı Process Field Bus ifadesinden türetilmiştir. Eski metinlerde karşılaşılan “profesyonel veri haberleşme sistemi” açıklaması doğru değildir. PROFIBUS, genel endüstriyel haberleşme teknolojileri içinde yer alan standardize edilmiş bir fieldbus ailesidir.

PROFIBUS iletişimi IEC 61158 Type 3 ve IEC 61784 içerisinde tanımlanmıştır. Günümüzde en önemli iki uygulama alanı PROFIBUS DP ve PROFIBUS PA'dır. Tarihsel olarak kullanılan PROFIBUS FMS de vardır ancak modern PROFIBUS kurulumlarının ana omurgasını DP ve PA oluşturur.

PROFIBUS DP nedir?

PROFIBUS DP ifadesindeki DP, Decentralized Peripherals yani dağıtılmış çevre birimleri anlamına gelir. “Data Protocol” açılımı doğru değildir. DP özellikle PLC ile uzak I/O, valf adası, tartım sistemi ve motor sürücüsü gibi saha cihazları arasında hızlı çevrimsel veri alışverişi için kullanılır.

PROFIBUS DP'nin yaygın bakır fiziksel katmanı RS-485'tir ve standart veri hızları 9,6 kbit/s ile 12 Mbit/s arasındadır. Hız yükseldikçe aynı segment üzerinde kullanılabilecek kablo uzunluğu azalır. Bu nedenle PROFIBUS tasarımında yalnız baud rate değil, kablo tipi, segment uzunluğu, terminasyon ve topoloji de birlikte değerlendirilmelidir.

Örneğin bir üretim hattında PLC, PROFIBUS üzerinden bir frekans konvertörüne çalış/dur komutu ve hız referansı gönderebilir; sürücü ise gerçek frekans, motor akımı, durum kelimesi ve hata bilgisini PLC'ye geri iletebilir. Bu veriler daha sonra bir HMI panelde operatöre gösterilebilir.

PROFIBUS PA nedir?

PROFIBUS PA'daki PA, Process Automation yani proses otomasyonu anlamına gelir. PA; basınç, sıcaklık, seviye ve akış transmitterleri, analizörler ve vana pozisyonerleri gibi proses saha cihazlarının kontrol sistemine bağlanması için geliştirilmiştir.

PROFIBUS PA'nın yaygın fiziksel iletim teknolojisi MBP — Manchester Coded Bus Powered yapısıdır ve 31,25 kbit/s veri hızında çalışır. Uygun saha cihazlarında haberleşme ile cihaz beslemesi aynı iki iletken üzerinden taşınabilir. Bu özellik özellikle çok sayıda sensör ve transmitter bulunan proses tesislerinde kablolamayı önemli ölçüde sadeleştirebilir.

PROFIBUS PA uygun güç kaynağı, barrier, segment coupler ve onaylı saha cihazlarıyla tehlikeli alanlarda da kullanılabilir. Ancak yalnız PROFIBUS PA kullanılması bir sistemi otomatik olarak patlayıcı ortam için güvenli hale getirmez; tesisin Ex tasarımı ve cihaz uygunlukları ayrıca değerlendirilmelidir.

PROFIBUS DP ile PROFIBUS PA arasındaki temel fark nedir?

DP daha çok makine ve fabrika otomasyonuna, PA ise proses otomasyonuna yöneliktir. PROFIBUS DP yüksek hızlı RS-485 tabanlı saha haberleşmesinde öne çıkarken PROFIBUS PA daha düşük veri hızında proses transmitterlerinin ve diğer saha cihazlarının aynı bus üzerinden haberleşmesine ve uygun cihazlarda beslenmesine imkân verir.

İki yapı aynı tesiste birlikte de kullanılabilir. Bir DP/PA coupler veya link, yüksek hızlı PROFIBUS DP tarafını PA saha segmentlerine bağlayabilir. Böylece bir PLC sistemi hem makine ekipmanlarını hem de proses saha cihazlarını aynı kontrol mimarisi içerisinde yönetebilir.

PROFIBUS haberleşmesi nasıl çalışır?

Klasik PROFIBUS DP terminolojisinde iletişimi başlatabilen aktif istasyonlara master, master tarafından çevrimsel olarak sorgulanan saha cihazlarına ise slave denir. Bu terimler günümüzde bazı sistemlerde controller/device ifadeleriyle değiştirilse de eski PROFIBUS donanım ve kılavuzlarında master/slave terminolojisi çok yaygındır.

Tek master bulunan tipik bir sistemde PLC, yapılandırılmış saha cihazlarıyla belirli bus çevrimlerinde veri alışverişi yapar. Birden fazla aktif master bulunuyorsa bus erişim hakkı master'lar arasında token passing mekanizmasıyla aktarılır. Böylece aynı fiziksel ağ üzerinde birden fazla aktif istasyon kontrollü biçimde çalışabilir.

PROFIBUS DP'de proses verileri genellikle cyclic yani çevrimsel olarak aktarılır. Parametre, ayrıntılı teşhis veya bakım bilgilerinin her bus çevriminde iletilmesi gerekmez; desteklenen cihazlarda bunlar acyclic iletişimle okunabilir veya yazılabilir.

DP-V0, DP-V1 ve DP-V2 nedir?

DP-V0, temel çevrimsel I/O haberleşmesi ve teşhis işlevlerini sağlar. DP-V1, çevrim dışı veri alışverişi, parametreleme ve alarm işlemleri gibi fonksiyonları ekler. DP-V2 ise özellikle sürücü ve hareket kontrolü uygulamaları için senkronizasyon, zaman damgalama ve cihazlar arasında gelişmiş veri değişimi gibi ek işlevler içerir.

Dolayısıyla eski metindeki “CDE, EDDE ve ADE adında üç PROFIBUS protokolü vardır” açıklaması kullanılmamalıdır. PROFIBUS'un gerçek çalışma yapısını açıklarken cyclic/acyclic haberleşme, diagnostik ve DP-V0/V1/V2 işlev seviyeleri üzerinden ilerlemek daha doğrudur.

PROFIBUS GSD dosyası nedir?

GSD, PROFIBUS cihazının haberleşme özelliklerini mühendislik yazılımına tanıtan standart cihaz açıklama dosyasıdır. Desteklenen iletişim hızları, modül yapısı, giriş/çıkış veri uzunlukları ve diagnostik özellikler gibi bilgiler GSD içerisinde bulunabilir.

Bir PLC projesine yeni bir uzak I/O veya PROFIBUS destekli sürücü eklendiğinde doğru GSD dosyasının kullanılması önemlidir. Ancak yalnız GSD dosyasını yüklemek yeterli değildir; saha cihazının adresi, seçilen modüller ve PLC tarafındaki I/O konfigürasyonu da gerçek donanımla eşleşmelidir.

PROFIBUS kablosu ve terminasyon neden önemlidir?

RS-485 tabanlı PROFIBUS DP'de ağ genellikle lineer bus biçiminde kurulur. PROFIBUS için uygun Tip A kablo kullanılmalı, uzun kontrolsüz yan dallardan kaçınılmalı ve segmentin iki fiziksel ucunda doğru terminasyon sağlanmalıdır.

PROFIBUS terminasyonu basitçe A ve B arasına rastgele bir 120 Ω direnç bağlamak değildir. Yaygın PROFIBUS DP terminasyon yapısında 390 Ω – 220 Ω – 390 Ω direnç ağı kullanılır ve terminasyonun aktif kalması için besleme gerekir. Bu nedenle segmentin uç cihazlarından birinin enerjisi kesildiğinde terminasyonun da devre dışı kalıp kalmadığı sahada kontrol edilmelidir.

Motor kabloları ve PWM üreten VFD çıkışlarının yanına kötü döşenmiş PROFIBUS kablosu, yanlış ekran bağlantısı veya ara cihazda açık bırakılmış terminasyon haberleşme hatalarına yol açabilir. PROFIBUS arızalarında PLC programını değiştirmeden önce fiziksel bus kontrol edilmelidir.

PROFIBUS'un kısa tarihçesi

PROFIBUS'un geçmişi Almanya'da 1987 yılında başlatılan açık fieldbus projesine kadar uzanır. PROFIBUS Nutzerorganisation e. V. — PNO ise 11 Aralık 1989 tarihinde fieldbus teknolojisinin standardizasyonunu ve yaygınlaşmasını desteklemek amacıyla kurulmuştur. Bu nedenle “PROFIBUS 1989 yılında PNO tarafından bir anda geliştirildi” açıklaması tarihsel süreci fazla basitleştirir.

PROFIBUS DP daha sonra DIN ve Avrupa standartlarında yer aldı ve teknoloji IEC standartları içerisine taşındı. PROFIBUS ve daha sonra PROFINET teknolojilerinin geliştirilmesi ve desteklenmesi bugün PROFIBUS & PROFINET International — PI ekosistemi altında sürdürülmektedir.

PROFIBUS ile PROFINET farklı mıdır?

Evet. PROFIBUS ve PROFINET aynı kuruluş ekosisteminde yer alan ancak teknik olarak farklı haberleşme teknolojileridir. PROFIBUS klasik bir fieldbus sistemidir; PROFINET ise Ethernet tabanlı endüstriyel haberleşme teknolojisidir.

PROFIBUS DP genellikle RS-485 bus üzerinde çalışırken PROFINET Ethernet switch'leri, line, star ve ring gibi Ethernet topolojilerinden yararlanabilir. PROFINET ayrıca cihaz adı, Ethernet topolojisi, GSDML cihaz tanımı ve gerçek zamanlı RT/IRT iletişimi gibi kendine özgü mekanizmalara sahiptir.

Bu nedenle PROFINET'i yalnızca “PROFIBUS'un daha hızlı sürümü” şeklinde tanımlamak eksiktir. PROFINET genel olarak daha yüksek ağ bant genişliği sağlar fakat hangi sistemin uygun olduğu yalnız nominal hıza göre belirlenmez. Mevcut cihazlar, çevrim zamanı, hareket kontrolü gereksinimleri, tesis altyapısı, bakım bilgisi ve modernizasyon maliyeti birlikte değerlendirilmelidir.

Yeni Ethernet tabanlı sistemlerde PROFINET tercih edilebilirken yıllardır çalışan bir PROFIBUS ağı da görevini güvenilir biçimde sürdürmeye devam edebilir. Mevcut PROFIBUS cihazları gateway veya proxy çözümleriyle daha yeni Ethernet tabanlı otomasyon sistemlerine entegre edilebilir.

PROFIBUS hangi cihazlarda kullanılır?

PROFIBUS; PLC'ler, uzak I/O sistemleri, motor sürücüleri, servo sistemleri, tartım cihazları, valf adaları ve proses transmitterleri gibi çok farklı otomasyon ekipmanlarında kullanılabilir. Saha verileri PLC tarafından işlendikten sonra bir HMI üzerinden operatöre gösterilebilir veya üst seviyedeki SCADA sistemine aktarılabilir.

Bir cihaz üzerinde PROFIBUS bağlantısı bulunması ise başka marka bir cihazla koşulsuz olarak çalışacağı anlamına gelmez. Cihaz profili, master desteği, GSD dosyası, baud rate, adres, modül yapısı ve üreticinin desteklediği PROFIBUS işlevleri birlikte kontrol edilmelidir.

İlgili Endüstriyel Haberleşme Konuları

Endüstriyel Haberleşme · Ethernet Nedir? · Modbus SSS

İlgili Otomasyon Sayfaları

PLC · HMI Panel · SCADA · Hız Kontrol Cihazları · Sensörler