بروفيسيف
بروفيسايف (يُكتب عادةً PROFIsafe ، وهو اختصار لـ Profi net أو Profi bus safe ty) هو معيار لبروتوكول اتصال لنقل البيانات المتعلقة بالسلامة في تطبيقات الأتمتة ذات السلامة الوظيفية . طُوّر هذا المعيار بشكل مشترك من قِبل العديد من مُصنّعي أجهزة الأتمتة لتلبية متطلبات المُشرّع وهيئة الأتمتة الدولية (IFA) للأنظمة الآمنة. وقد اختُبرت وظيفة السلامة المطلوبة للبروتوكول وأُكّدت من قِبل TÜV Süd . تشرف منظمة PROFIBUS Nutzerorganisation eV في كارلسروه على توحيد المعايير للشركات الشريكة وتُنظّم الترويج لهذه الواجهة المشتركة.
بنية النظام
يُحدد معيار Profisafe [ 1 ] [ 2 ] كيفية تواصل أجهزة السلامة ( أزرار التوقف الطارئ ، والستائر الضوئية ، وأجهزة منع التعبئة الزائدة، إلخ) بأمان مع وحدات التحكم في السلامة عبر بروتوكولات Profinet أو Profibus أو لوحة توصيل خلفية ، بحيث يمكن استخدامها في مهام الأتمتة المتعلقة بالسلامة حتى مستوى تكامل السلامة SIL3 . وبفضل مواصفات Profisafe، يُمكن دمج منتجات من مُصنّعين مختلفين [ 3 ] لتكوين نظام آمن.
أهمية السوق
صدرت النسخة الأولى من بروتوكول Profisafe في عام 1998. [ 4 ] كما أتاحت النسخة الثانية، التي صدرت عام 2005، استخدامه عبر شبكة Profinet القائمة على الإيثرنت. ووفقًا لمنظمة مستخدمي PROFIBUS eV، سيصل إجمالي عدد الأجهزة المزودة ببروتوكول Profisafe في السوق إلى حوالي 21.7 مليون جهاز بحلول عام 2023، وسيتم إضافة 2.8 مليون جهاز آخر سنويًا. [ 5 ] وفي أكتوبر 2022، أُدرجت 106 منتجات مختلفة من 31 شركة مصنعة في قاعدة بيانات منظمة مستخدمي PROFIBUS eV. [ 6 ]
مبدأ التشغيل
مع بروفيسيف، يتم تنفيذ الاتصال الآمن عبر ملف تعريف، أي عبر تنسيق خاص لبيانات المستخدم وبروتوكول إضافي. [ 7 ]
تُنقل البيانات المتعلقة بالسلامة باستخدام بروتوكول Profisafe [ 8 ] [ 9 ] كرسائل F بين مضيف F (وحدة تحكم السلامة) وجهاز F الخاص به (جهاز السلامة) كحمولة في حزمة بيانات ضمن شبكة صناعية. في حالة جهاز F معياري يحتوي على عدة وحدات F، تتكون الحمولة من عدة رسائل F. في هذه الحالة، لا يشترط بروتوكول Profisafe أي متطلبات إضافية لقناة الإرسال، حيث تُعتبر قناة سوداء. لذلك، يمكن استخدام بروتوكولات نقل مختلفة مثل Profibus أو Profinet. كما يمكن استخدام قنوات إرسال مختلفة مثل كابلات النحاس، وكابلات الألياف الضوئية ، وناقل اللوحة الخلفية ، أو الأنظمة اللاسلكية [ 10 ] مثل شبكة WLAN . لا تؤثر معدلات الإرسال أو آلية اكتشاف الأخطاء في بروتوكول النقل على السلامة.
يوضح الشكل التالي تنسيق حمولة " وحدة بيانات بروتوكول السلامة (SPDU)": [ 11 ]
| البيانات المرسلة | بايت الحالة/التحكم | توقيع CRC |
|---|---|---|
| 1 مكرر 12/13 (بحد أقصى 123) بايت | 1 بايت | 4 بايت |
يتم حساب فحص التكرار الدوري (توقيع CRC) على جميع معايير الأمان المحلية، والبيانات المرسلة، ورقم المراقبة المخزن محليًا لوحدة بيانات بروتوكول الإرسال (SPDU). وهذا يضمن اتساق جميع المعلومات من المرسل والمستقبل دون الحاجة إلى إرسال جميع المعايير في كل مرة.
يُمكّن رقم المراقبة المُستلِم من التحقق من استلامه جميع الرسائل بالتسلسل الصحيح. ومع تأكيد الاستلام، يُعاد رقم المراقبة إلى المُرسِل للتحقق منه خلال فترة تأخير قصوى مُحددة (مهلة زمنية). ولأن بعض مكونات ناقل البيانات، مثل المحولات، تحتوي على ذاكرة مؤقتة، فقد تم اختيار رقم مراقبة 32 بت لـ Profisafe.
تُسهّل علاقة الاتصال المباشر بين مُضيف F وجهاز F عملية اكتشاف رسائل F المُوجّهة إلى وجهة خاطئة. ولتحقيق ذلك، يحتاج كلٌّ من المُرسِل والمُستقبِل إلى مُعرِّف فريد ( اسم رمزي ) عبر الشبكة، يُستخدم للتحقق من صحة رسائل F. في بروفيسيف، يُطلق على الاسم الرمزي أيضًا اسم "عنوان F".
يوضح الجدول التالي الأخطاء التي يمكن اكتشافها بواسطة كل مقياس:
| خطأ | رقم المراقبة | نفذ الوقت | الاسم الرمزي | CRC |
|---|---|---|---|---|
| تكرار الرسالة | نعم | |||
| حذف رسالة | نعم | نعم | ||
| إدراج رسالة | نعم | نعم | نعم | |
| تغيير ترتيب الرسائل | نعم | |||
| تغيير البيانات | نعم | |||
| تأخير الرسالة | نعم | |||
| رسالة تتنكر في هيئة رسالة آمنة | نعم | نعم | نعم | |
| تتم إزالة مخزن الإرسال (على سبيل المثال في المحول) | نعم |
مواصفة
تُعدّ المعايير الدولية IEC 61508 ( السلامة الوظيفية للأنظمة الكهربائية/الإلكترونية/الإلكترونية القابلة للبرمجة المتعلقة بالسلامة) ، و IEC 62061 (سلامة الآلات - السلامة الوظيفية لأنظمة التحكم الكهربائية والإلكترونية والإلكترونية القابلة للبرمجة المتعلقة بالسلامة) ، و ISO 13849 ( سلامة الآلات - الأجزاء المتعلقة بالسلامة في أنظمة التحكم) أساسًا لـ Profisafe.
يُحدد المعيار الدولي IEC 61784-3 [ 11 ] بروتوكولات مختلفة للأنظمة الآمنة ذات الخصائص المتشابهة. يُعدّ Profisafe الجزء الثالث من هذه المجموعة من المعايير، وبالتالي يُعرّف على أنه IEC 61784-3-3:2021 CPF 3.
انظر أيضاً
- السلامة الوظيفية
- IEC 61784-3 شبكات الاتصالات الصناعية – الملفات التعريفية – ناقلات البيانات الميدانية للسلامة الوظيفية
- معيار IEC 61508: السلامة الوظيفية للأنظمة الكهربائية/الإلكترونية/الإلكترونية القابلة للبرمجة المتعلقة بالسلامة
- معيار IEC 62061 سلامة الآلات - السلامة الوظيفية لأنظمة التحكم الكهربائية والإلكترونية والإلكترونية القابلة للبرمجة المتعلقة بالسلامة
- ISO 13849 سلامة الآلات - الأجزاء المتعلقة بالسلامة في أنظمة التحكم
مراجع
- ↑ ستريبف، وولفغانغ؛ بارثيل، هربرت (2015). دليل تكنولوجيا الاتصالات الصناعية - PROFIsafe: السلامة الوظيفية مع PROFIBUS وPROFINET . مطبعة CRC، تايلور وفرانسيس. doi : 10.1201/b17365-29 . ISBN 9781315215488.
- ↑ "نشرة تسويقية: PROFIsafe - آمن • متكامل • مفتوح" . بروفيبوس وبروفينت الدولية. 2019. رقم الطلب 4.142 . تاريخ الاسترجاع 14 فبراير 2023 .
- ↑ يمكن الاطلاع على أمثلة لتطبيقات مع منتجات من مصنعين مختلفين هنا: "دراسات حالة" . بروفيبوس وبروفينت إنترناشونال . تاريخ الاسترجاع: 14 فبراير 2023 .
- ↑ "عشر سنوات من PROFIsafe" . بروفيبوس وبروفينت الدولية. 26 نوفمبر 2008. تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 فبراير 2023 .
- ↑ "تسجيل أرقام PROFINET و IO-Link" . منظمة مستخدمي PROFIBUS eV، 14 أبريل 2023. تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 يوليو 2023 .
- ↑ "أداة البحث عن المنتجات مع اختيار PROFIsafe" . PROFIBUS Nutzerorganisation eV 2022. تم الاطلاع عليه بتاريخ 17-10-2022 .
- ↑ "وصف نظام PROFIsafe" . وثائق . بروفينت إنترناشونال. 2016. تم الاطلاع عليه بتاريخ 1 أبريل 2020 .
- ↑ "السلامة الوظيفية" . وحدات تعليمية . جامعة بروفينت . تم الاطلاع بتاريخ 2020-04-02 .
- ↑ ويلاموفسكي، بوغدان؛ إيروين، ديفيد (2011). دليل الإلكترونيات الصناعية - بروفيسيف . مطبعة سي آر سي، تايلور وفرانسيس. doi : 10.1201/9781315218434-56 . ISBN 9781439802892. S2CID 240133930 .
- ↑ أكيربيرغ، يوهان؛ رايشنباخ، ف.؛ بيوركمان، ماتس (2010). تمكين الاتصالات اللاسلكية ذات الأهمية البالغة للسلامة باستخدام WirelessHART وPROFIsafe . التقنيات الناشئة وأتمتة المصانع (ETFA). IEEE. 10.1109/ETFA.2010.5641253.
- 1 2 "شبكات الاتصالات الصناعية - الملفات التعريفية - ناقلات البيانات الميدانية للسلامة الوظيفية" . اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC). 2021. IEC 61784-3-3 . تاريخ الاسترجاع: 24-07-2023 .
- الأتمتة الصناعية