PROFIBUS-DP (ডিস্ট্রিবিউটেড পেরিফেরাল) ফিল্ডবাস স্ট্যান্ডার্ড দুই দশকেরও বেশি সময় ধরে বিদ্যমান, তবুও এর শারীরিক স্তরের প্রয়োজনীয়তাগুলি অস্পষ্ট থেকে যায়, যা প্রায়শই ট্রান্সসিভার সংজ্ঞায় বিভ্রান্তির দিকে পরিচালিত করে। যাইহোক, কোনো অস্পষ্টতা স্পষ্টভাবে PROFIBUS কে একটি অত্যন্ত সফল ফিল্ডবাস সমাধান হতে বাধা দেয়নি, বিশ্বব্যাপী 50 মিলিয়নেরও বেশি ডিভাইস ইনস্টল করা আছে। যেহেতু নতুন সিস্টেম মোতায়েন করা হয়েছে, ডিজাইন ইঞ্জিনিয়ারদের জন্য এটা জানা খুবই গুরুত্বপূর্ণ যে তারা যে ট্রান্সসিভারগুলি ব্যবহার করে সেগুলি প্রোফিবাস-ডিপি স্ট্যান্ডার্ডের সর্বশেষ এবং সবচেয়ে সঠিক ব্যাখ্যার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে৷
PROFIBUS-DP (ডিস্ট্রিবিউটেড পেরিফেরাল) ফান্ডামেন্টাল
দ্রুত, সহজ PROFIBUS-DP স্ট্যান্ডার্ড 1993 সালে এর ধীর, আরও জটিল প্যারেন্ট স্ট্যান্ডার্ড, PROFIBUS FMS (ফিল্ডবাস মেসেজ স্পেসিফিকেশন) থেকে উদ্ভূত হয়েছিল। PROFIBUS-DP-এরও একটি ছোট, কম জনপ্রিয় পিয়ার বা ডেরিভেটিভ স্ট্যান্ডার্ড রয়েছে, PROFIBUS-PA (প্রসেস অটোমেশন), যা ম্যানচেস্টার বাস পাওয়ার (MBP) ট্রান্সমিশন ব্যবহার করে এবং বাসের উপর চালিত হয়, এটি বিপজ্জনক পরিবেশে অভ্যন্তরীণভাবে নিরাপদ অ্যাপ্লিকেশনের জন্য আদর্শ করে তোলে। যাইহোক, PROFIBUS-DP এর প্লাগ-এবং-খেলার বৈশিষ্ট্য, নমনীয়তা, এবং খরচ-কার্যকারিতার কারণে আজকে সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত PROFIBUS সংস্করণ রয়েছে৷ ইন্ডাস্ট্রিয়াল প্ল্যান্টে সেন্সর এবং অ্যাকচুয়েটর পরিচালনা করা থেকে শুরু করে রেলওয়ে ইয়ার্ডে ফ্লো মিটার এবং বিভিন্ন রোবোটিক অ্যাপ্লিকেশনের সাথে যোগাযোগ করা পর্যন্ত, PROFIBUS{{11}DP I/O কার্ডগুলিকে (মাস্টার) বিকেন্দ্রীকরণ করে কন্ট্রোলার থেকে সেন্সর এবং অ্যাকুয়েটরদের (স্লেভ) কাছাকাছি অবস্থানগুলিতে।
PROFIBUS-DP তামার তার, ফাইবার অপটিক্স, এমনকি ইনফ্রারেড কমিউনিকেটরগুলিতে বাতাস সহ একাধিক মিডিয়াতে যোগাযোগ করতে পারে। আজ অবধি, PROFIBUS-DP মাস্টার এবং স্লেভের জন্য সবচেয়ে সাধারণ বিট ট্রান্সমিশন মাধ্যম (ISO/OSI মডেলের স্তর 1) হল RS485 ট্রান্সসিভার ব্যবহার করে পেয়ার ক্যাবল-পেয়ার করা হয়েছে৷ কোলাহলপূর্ণ পরিবেশে একাধিক ডিভাইসের মধ্যে দীর্ঘ দূরত্বে RS485-এর উচ্চ-গতির ডিফারেনশিয়াল সিগন্যালিং এবং শক্তিশালী যোগাযোগের কারণে এটি আশ্চর্যজনক। একাধিক মাস্টার, যেমন পিএলসি (প্রোগ্রামেবল লজিক কন্ট্রোলার), একটি লিনিয়ার টপোলজিতে প্রতি সেগমেন্টে 30টি স্লেভ পর্যন্ত সংযোগ করতে পারে। হাব (সমান্তরাল সেগমেন্ট) বা রিপিটার (সিরিয়াল সেগমেন্ট) ব্যবহার করে নেটওয়ার্ককে 124 স্লেভ পর্যন্ত প্রসারিত করতে পারে। সক্রিয় সমাপ্তি ব্যবহার করে উভয় প্রান্তে বিভাগগুলি অবশ্যই শেষ করতে হবে। সমস্ত ক্রীতদাস বাসে লাগানো{15}}হট হতে পারে,
95% RS485, 5% বিভ্রান্তি
PROFIBUS-DP বেশিরভাগ TIA/EIA-485-A RS485 স্ট্যান্ডার্ড গ্রহণ করে কিন্তু বৃহত্তর সিস্টেম উদ্বেগের কারণে অসাবধানতাবশত উপেক্ষা করা যেতে পারে এমন পরিবর্তনগুলিকে অন্তর্ভুক্ত করে। অতএব, সাধারণ বিশ্বাসের বিপরীতে, সমস্ত RS485 ট্রান্সসিভার এবং তারগুলি PROFIBUS-DP নেটওয়ার্কগুলির জন্য উপযুক্ত নয়৷ ওয়্যারিং, সমাপ্তি, সংকেত নামকরণ এবং ড্রাইভারের প্রয়োজনীয়তার মধ্যে পার্থক্য বিদ্যমান; খুব দ্রুত এগুলিকে উপেক্ষা করা আপনার মালিক বা দাস ডিভাইসগুলির কার্যকারিতা (বা খারাপ, সার্টিফিকেশন) সহজেই আপস করতে পারে।
যদিও RS485 স্ট্যান্ডার্ড তারের প্রয়োজনীয়তা নির্দিষ্ট করে না, 120-Ω শিল্ডেড টুইস্টেড পেয়ার (STP) তার প্রচলিত সুপারিশ হয়ে উঠেছে। যাইহোক, PROFIBUS-DP সুপারিশ করে 150-Ω STP কেবল। দুর্ভাগ্যবশত, 120 Ω আনুমানিক 150 Ω হতে পারে না, এবং তারের প্রতিবন্ধকতার এই সামান্য পার্থক্যটি আসলে বিভিন্ন তারের ব্যবহারের প্রয়োজন করে। PROFIBUS-DP সর্বোচ্চ তারের দৈর্ঘ্যও নির্দিষ্ট করে, যা 10 বড রেট "পদক্ষেপ" ব্যবহার করা হয় তার উপর নির্ভর করে, 1,200 মিটার থেকে 9.6 kbits/s এ 100 m থেকে 12 Mbits/s এ।
অবশ্যই, বিভিন্ন তারের প্রতিবন্ধকতা প্রয়োজনীয়তা বিভিন্ন সমাপ্তির প্রয়োজনীয়তার দিকে পরিচালিত করে। সংকেত প্রতিফলন কমাতে, RS485 ইনস্টলেশনগুলি সাধারণত বাসের প্রতিটি প্রান্তে একটি একক 120-Ω টার্মিনেটিং প্রতিরোধক ব্যবহার করে, যখন PROFIBUS-DP প্রতিটি প্রান্তে একটি 171-Ω টার্মিনেটিং নেটওয়ার্কের সুপারিশ করে৷ দাঁড়াও, এটা কি টাইপো? PROFIBUS-DP সুপারিশ করে 171 Ω, তাই কি প্রস্তাবিত তারের 150-Ω বৈশিষ্ট্যগত প্রতিবন্ধকতার সাথে মেলে না? একেবারে। চিত্র 1 PROFIBUS-DP বনাম RS485 এর জন্য ব্যবহৃত কেবল এবং টার্মিনেশন নেটওয়ার্কের মধ্যে পার্থক্যগুলিকে চিত্রিত করে৷ আপনি 220-Ω টার্মিনেটিং প্রতিরোধকের সাথে ব্যবহৃত দুটি 390-Ω বাস বায়াস প্রতিরোধক দেখতে পারেন; ডিফারেনশিয়াল রেজিস্ট্যান্স হল 171 Ω। এটি স্পষ্টতই 150-Ω তারের জন্য একটি নিখুঁত মিল নয়, যার ফলে সামান্য অপর্যাপ্ত নেটওয়ার্ক স্যাঁতসেঁতে হয়। কিন্তু চিন্তা করবেন না, কারণ এটি কেবলমাত্র প্রাপ্তির প্রান্তে সংকেত ভোল্টেজের একটি ছোট ধাক্কা বা বৃদ্ধি নির্দেশ করে, যা তারের প্রচার বিলম্বের দ্বিগুণ স্থায়ী হয়।
চিত্র 1: RS485 এবং PROFIBUS{{2}DP নেটওয়ার্কের মধ্যে কেবল, সমাপ্তি এবং পিন অ্যাসাইনমেন্টের পার্থক্য।
তারের/সমাপ্তির অমিল যথেষ্ট না হলে, PROFIBUS ট্রান্সসিভারে বাস পিনের নামকরণ আপনার প্রত্যাশাকে আরও বিভ্রান্ত করবে। আপনি হয়তো চিত্র 1-এ ব্যবহৃত বিপরীত পিনের নামগুলি লক্ষ্য করেছেন। বেশিরভাগ জেনেরিক RS485 ট্রান্সসিভারে, পিন A হল সাধারণ-মোড রিসিভার ইনপুট (এবং সাধারণ-মোড ড্রাইভার আউটপুট), যখন পিন B হল ডিফারেনশিয়াল-মোড রিসিভার আউটপুট এবং ড্রাইভার ইনপুট। যাইহোক, PROFIBUS স্ট্যান্ডার্ড এমনভাবে বাসের পোলারিটি বর্ণনা করে যাতে পিন B এবং A বিপরীত হয়। অসঙ্গতি কেন? আসল TIA/EIA-485-A স্ট্যান্ডার্ড লজিক্যাল সিগন্যাল ফাংশন সম্পর্কিত বাসের পোলারিটি স্পষ্টভাবে সংজ্ঞায়িত করেনি, তাই RS485 IC ডিজাইনাররা প্রায়ই স্পেসিফিকেশনটিকে একভাবে ব্যাখ্যা করেছেন, অন্যরা অন্যভাবে ব্যাখ্যা করেছেন। এটা আপনার জন্য কি মানে? বিশেষ করে যদি আপনার RS485 এবং PROFIBUS-DP উভয় প্রজেক্টই থাকে, তাহলে কানেক্টরে ট্রান্সসিভার বাস পিন ম্যাপ করার সময় আপনাকে অবশ্যই মনোযোগ দিতে হবে।
অনির্ধারিত স্পেসিফিকেশন সহ বিদ্যমান ট্রান্সসিভারের সংখ্যার পরিপ্রেক্ষিতে, ডিফারেনশিয়াল ড্রাইভার আউটপুট ভোল্টেজ (V_(OD)) সম্ভবত PROFIBUS{{1}DP ফিজিক্যাল লেয়ারে সবচেয়ে ভুল বোঝা বা উপেক্ষা করা স্পেসিফিকেশন। RS485 লাইন A এবং B এর মধ্যে V_(OD) কে 1.5 থেকে 5 V পিক-থেকে-পিক ডিফারেনশিয়াল হিসাবে নির্দিষ্ট করে, A এবং B এর মধ্যে 54-Ω রেসিস্টর ব্যবহার করে ড্রাইভার টার্মিনালগুলিতে পরিমাপ করা হয়। PROFIBUS-DP V_to{6} পিক V_(46} পিক হিসাবে নির্দিষ্ট করে) ডিফারেনশিয়াল, উভয় প্রান্তে টার্মিনেটর সহ তারের শেষ প্রান্তে পরিমাপ করা হয়।
একটি সাধারণ ভুল ধারণা হল যে যদি একটি RS485 ড্রাইভার একটি 54{{3}Ω লোডে 2.1 V এর বেশি উৎপন্ন করে, তাহলে এটি PROFIBUS-DP প্রয়োজনীয়তা পূরণ করবে যখন একটি PROFIBUS-DP বন্ধ করা নেটওয়ার্কের সাথে ব্যবহার করা হবে। যাইহোক, এটি সবসময় সত্য নয়। RS485 ড্রাইভারের শক্তি অত্যধিক হতে পারে এবং 7-V পিক-থেকে-প্রোফিবাস-ডিপি সীমা ছাড়িয়ে যেতে পারে। মনে রাখবেন যে সমস্ত সাধারণ "PROFIBUS"-সামঞ্জস্যপূর্ণ RS485 ট্রান্সসিভার সর্বাধিক ছাড়া শুধুমাত্র একটি সর্বনিম্ন V_(OD) (অর্থাৎ, 2.1 V) নির্দিষ্ট করে৷ PROFIBUS-DP V_(OD) সম্মতি নিশ্চিত করার সর্বোত্তম পদ্ধতি হল একটি PROFIBUS লোড ব্যবহার করে ট্রান্সসিভার পরীক্ষা করা।
চিত্র 2 ব্যাখ্যা করে কিভাবে LTC2877 রাগড PROFIBUS RS485 ট্রান্সসিভার একটি PROFIBUS-ডিপি লোড এবং কিছু সিরিজ রেসিস্টর ব্যবহার করে তারের ক্ষতি অনুকরণ করে পরীক্ষা করতে হয়, যেখানে V_(OD) (নীল বক্ররেখা) "কেবল এন্ড" থেকে পরিমাপ করা হয় (A'{BLIDP এর সাথে সত্যতা নিশ্চিত করতে) স্পেসিফিকেশন উভয় স্ট্যান্ডার্ডের সাথে VOD সম্মতি নিশ্চিত করতে LTC2877 সম্পূর্ণরূপে RS485 লোডের সাথে পরীক্ষা করা হয়েছে।
চিত্র 2: একটি PROFIBUS-DP লোড ব্যবহার করে LTC2877 ডিফারেনশিয়াল আউটপুট ভোল্টেজ (VOD) পরীক্ষা করা।
প্রোফিবাস-ডিপি রক্ষা করা
TIA/EIA-485-একটি স্ট্যান্ডার্ড শব্দ, ফল্ট, ESD, ট্রানজিয়েন্ট (বৈদ্যুতিক দ্রুত ট্রানজিয়েন্ট) বা ঊর্ধ্বগতির বিরুদ্ধে সুরক্ষার জন্য ন্যূনতম প্রয়োজনীয়তা প্রদান করে। ফলস্বরূপ, ট্রান্সসিভার নির্মাতারা এবং ডিজাইনারদের স্বাধীনভাবে বৈদ্যুতিক সুরক্ষা বাস্তবায়ন করতে হবে। যদিও সুরক্ষার প্রয়োজনীয়তাগুলি প্রয়োগ অনুসারে পরিবর্তিত হয়, কিছু ট্রান্সসিভার- চিত্র 3-এ দেখানো LTC2877 সহ- উচ্চ-স্তরের সুরক্ষা প্রদান করে যা বাজারের সমস্ত চাহিদা পূরণ করে।
TIE/EIA-485-একটি স্ট্যান্ডার্ড নির্দিষ্ট করে যে নেটওয়ার্কে দুটি ডিভাইসের মধ্যে গ্রাউন্ড অফসেট -7 থেকে +12 V হতে পারে। তবে, অনেক PROFIBUS{{11}DP ইনস্টলেশন এর থেকে উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি ভোল্টেজের সম্মুখীন হতে পারে, যা PROFIBUS} ট্রান্সভারস{15}এর মারাত্মক ক্ষতির কারণ হতে পারে। PROFIBUS সাধারণত 24V সিস্টেমে ব্যবহৃত হয়, যেখানে একটি "স্ট্যান্ডার্ড" RS485 ডিভাইসকে 24V-এ সংক্ষিপ্ত করা মারাত্মক হতে পারে। ডিজাইনারদের একটি বর্ধিত সাধারণ-মোড পরিসীমা –25 থেকে +25 ভি। সাধারণ PROFIBUS-ডিপি ট্রান্সসিভারগুলিকে ±60V-সুরক্ষিত LTC2877 দিয়ে প্রতিস্থাপন করা হলে অতিরিক্ত ভোল্টেজ ত্রুটির কারণে অতিরিক্ত সুরক্ষা খরচ ছাড়াই ক্ষেত্রের ব্যর্থতা দূর হয়৷ যেহেতু PROFIBUS-DP ট্রান্সসিভারগুলি কার্যকরভাবে সিস্টেমের প্রতিরক্ষার প্রথম লাইন, তাই তাদের অবশ্যই ESD বৃদ্ধির বিভিন্ন স্তরের বিরুদ্ধে নিজেদের রক্ষা করতে হবে। কিছু PROFIBUS ট্রান্সসিভার তাদের বাস পিনে 15kV ESD সুরক্ষা প্রদান করে যখন ডি-এনার্জিত হয়; অন্যান্য পণ্য, যেমন LTC2877, 26kV HBM ESD সুরক্ষা প্রদান করে গ্রাউন্ডের সাপেক্ষে বা হয় বিদ্যুত সরবরাহের সাথে ল্যাচিং বা ক্ষতি ছাড়াই, তা-উজ্জ্বল বা উজ্জীবিত, এবং যেকোনো অপারেটিং মোডে। অতিরিক্তভাবে, বাসের পিনগুলি ±52kV গ্রাউন্ড-টু-গ্রাউন্ড ঢেউ থেকে সুরক্ষিত থাকে যখন শক্তিহীন হয়।
বৈদ্যুতিক ওভারস্ট্রেসের আরেকটি রূপ হল EFT, IEC 61000-4-4 EFT স্ট্যান্ডার্ড দ্বারা সংজ্ঞায়িত করা হয়েছে উচ্চ-ভোল্টেজ স্পাইক ডাল 60 মাইক্রোসেকেন্ড স্থায়ী। এই ধরনের ওভারস্ট্রেস সাধারণত সুইচ এবং রিলেতে কন্টাক্ট আর্কিং করার কারণে হয়, শিল্প পরিবেশে সাধারণ যেখানে ইলেক্ট্রোমেকানিক্যাল সুইচগুলি ইন্ডাকটিভ লোডগুলিকে সংযোগ করে এবং সংযোগ বিচ্ছিন্ন করে। তাদের নিশ্চিত করা উচিত যে নির্বাচিত ট্রান্সসিভারটি IEC 61000-4-4, লেভেল 4 এর সর্বোচ্চ স্তর, বাসের পিনে 2 kV ওপেন-সার্কিট ভোল্টেজের সমতুল্য।
সম্ভবত বৈদ্যুতিক ওভারলোডের সবচেয়ে গুরুতর রূপ হল বজ্রপাতের আকারে প্রকৃতির দ্বারা সরবরাহ করা ঢেউ। অতএব, এটা আশ্চর্যজনক যে LTC2877-এর মতো ক্ষুদ্র ট্রান্সসিভার আইসি-তে এই মাত্রার বৃদ্ধির বিরুদ্ধে অন্তর্নিহিত সুরক্ষা নেই। পরিবর্তে, MOVs, TVS ডায়োড, TSPDs (Thyristor Surge Protective Devices), এবং GDTs (গ্যাস ডিসচার্জ টিউব) সহ বাহ্যিক সার্জ সুরক্ষা উপাদানগুলি সাধারণত PROFIBUS-DP সিস্টেমে ব্যবহৃত হয় যেখানে উপাদানগুলি যে কোনও উপায়ে উন্মুক্ত হয়৷ LTC2877 একা বজ্রপাত সহ্য করতে পারে না, তবে এর উচ্চ ±60V পিন রেটিং এই স্তরের সুরক্ষা প্রদান করতে সক্ষম বাহ্যিক সুরক্ষা উপাদানগুলি খুঁজে পাওয়া সহজ করে তোলে।