فایل GSD در اتوماسیون صنعتی چیست؟

تاریخ انتشار : 2025/02/04

فایل‌های GSD یا General Station Description نقش بسیار مهمی در اتوماسیون فرایند ایفا می‌کنند. علاوه بر ورودی‌ها و خروجی‌های آنالوگ و دیجیتال سنتی، از PLC‌ها برای اتصال به طیف گسترده‌ای از تجهیزات استفاده می‌شود، از جمله فلومترها (دبی‌سنج‌ها)، باسکول‌ها (ترازوهای توزین)، آنالایزرها و درایوهای کنترل دور موتور (Variable Frequency Drives) و … .

 

اتصال تجهیزات موجود در این فهرست به PLC میزبان از طریق Profibus DP یا Profinet بسیار رایج است. Profibus و Profinet پروتکل‌های ارتباطی دیجیتال سریال هستند که می‌توانند حجم زیادی از داده را با سرعت بالا منتقل کنند. از این داده‌ها برای پایش دقیق و کنترل فرایندهای واحد صنعتی استفاده می‌شود. فایل‌های GSD فایل‌های متنی یا XML هستند که مشخص می‌کنند جریان داده‌ای که توسط رابط Profibus یا Profinet دستگاه ارسال می‌شود، چگونه باید تفسیر شود. فایل GSD مانند یک «کلید رمزگشا» عمل می‌کند و به هر بایت از داده‌ای که به PLC منتقل می‌شود، معنا و زمینه می‌دهد. بدون فایل‌های GSD، PLC نمی‌داند که چگونه رشته داده‌های ارتباط سریال را تجزیه و تفسیر کند. بنابراین، قبل از استفاده از یک دستگاه جدید، فایل GSD مناسب باید روی سیستم کنترلی نصب شود.

در این نوشتار، استفاده از فایل‌های GSD در TIA Portal، نرم‌افزار پیکربندی مورد استفاده برای برنامه‌نویسی PLCهای سری Siemens S7، توضیح داده می‌شود. فایل‌های GSD همواره برای تجهیزاتی که باید به Hardware Catalog اضافه شوند مورد نیاز هستند، زیرا این فایل‌ها امکان پیکربندی دستگاه‌ها را در نرم‌افزار TIA Portal فراهم می‌کنند.

اکنون بیایید نگاهی دقیق‌تر به این بیندازیم که فایل GSD چیست.

نگاهی به داخل فایل GSD

دو قالب برای فایل‌های GSD وجود دارد. برای ارتباط تجهیزات Profibus از قالب متنی استفاده می‌شود و برای ارتباط تجهیزات Profinet از قالب XML که با نام Extensible Markup Language شناخته می‌شود، استفاده می‌گردد. فایل‌های GSD مربوط به تجهیزات Profinet با نام GSDML شناخته می‌شوند.

وظیفه اصلی فایل‌های GSD و GSDML تعریف ویژگی‌ها و قابلیت‌های ارتباطی تجهیزات PROFIBUS و PROFINET است. فایل‌های GSD برای یک مدل مشخص از دستگاه و اغلب برای یک نسخه خاص از firmware تعریف می‌شوند. یک خانواده از تجهیزات یک سازنده ممکن است چندین فایل GSD مختلف داشته باشد. مهندس اتوماسیون باید فایل GSD مناسب را متناسب با دستگاه مورد استفاده خود انتخاب کند.

در بسیاری از موارد، اگر firmware یک دستگاه به‌روزرسانی شود، فایل GSD مربوط به آن دستگاه نیز باید به‌روزرسانی گردد.

فایل‌های GSD فایل‌های واقعی هستند و روی یک درایو دیسک که برای نرم‌افزار سیستم کنترلی قابل دسترسی است ذخیره می‌شوند.

 

 

• قالب و محتوای فایل‌های GSD شامل داده‌های پیکربندی و پارامترهای دستگاه است که برای استفاده صحیح سیستم از تجهیزات متصل‌شده مورد نیاز می‌باشند.
• هر فایل GSD با بخش شناسایی دستگاه آغاز می‌شود که شامل اطلاعاتی مانند سازنده، نام محصول، نسخه، و شناسه سخت‌افزاری است.
• بخش بعدی شامل پارامترهای ارتباطی است؛ از جمله نرخ‌های baud پشتیبانی‌شده، زمان پاسخ داده، و سایر جزئیات مربوط به پروتکل ارتباطی.
• اطلاعات مربوط به ماژول‌های ورودی/خروجی، تعداد کانال‌ها، و طول داده برای هر یک از آن‌ها در بخش پیکربندی I/O قرار دارد.
• بخش پایانی، قابلیت‌های تشخیصی را مشخص می‌کند، مانند آلارم‌ها یا گزارش‌دهی خطا.

 

 

 

هدف فایل‌های GSD

هدف اصلی یک فایل GSD ارائه‌ی توصیفی شفاف از قابلیت‌ها و پارامترهای ارتباطی تجهیزات فیلد است تا یک PLC بتواند با آن دستگاه ارتباط برقرار کند. هنگام راه‌اندازی یک شبکه PROFIBUS یا PROFINET در نرم‌افزار Siemens TIA Portal، فایل‌های GSD به کاربران این امکان را می‌دهند که:

• دستگاه‌های موجود در شبکه را بر اساس سازنده، کد محصول و سایر داده‌های شناسایی (metadata) شناسایی کنند.
• پارامترهای دستگاه را پیکربندی کنند، مانند گزینه‌های ارتباطی cyclic و غیرcyclic .
• سازگاری بین دستگاه‌های تولیدکنندگان مختلف را تضمین کنند و امکان هم‌کنش‌پذیری (Interoperability) را در شبکه‌های چندسازنده‌ای فراهم نمایند.

 

ساختار فایل‌های GSD

 ساختار فایل GSD (PROFIBUS)

یک فایل GSD برای تجهیزات PROFIBUS به‌صورت متن ساخت‌یافته نوشته می‌شود و شامل بخش‌هایی است که جنبه‌های مشخصی از دستگاه را توصیف می‌کنند. اجزای کلیدی عبارت‌اند از:

• شناسایی دستگاه: سازنده، نام محصول، نسخه و شناسه سخت‌افزاری
• پارامترهای ارتباطی: نرخ‌های baud پشتیبانی‌شده، زمان‌های پاسخ‌دهی و جزئیات اختصاصی پروتکل
• پیکربندی I/O: اطلاعات مربوط به ماژول‌های ورودی/خروجی، تعداد کانال‌ها و طول داده هرکدام
• قابلیت‌های تشخیصی: توابع تشخیصی پشتیبانی‌شده مانند آلارم‌ها یا گزارش‌دهی خطا

 ساختار فایل GSDML (PROFINET)

فایل‌های GSDML مبتنی بر XML هستند و به دلیل قابلیت‌های گسترده‌تر PROFINET، توصیف‌های پیچیده‌تری از دستگاه را در بر می‌گیرند. اجزای اصلی شامل موارد زیر است:

• اطلاعات عمومی دستگاه: نام سازنده، نام دستگاه، شناسه دستگاه و نسخه‌های فریم‌ور
• پیکربندی شبکه: داده‌های مربوط به کانال‌های ارتباطی، زیرماژول‌ها و پروتکل‌های افزونگی
• کلاس‌های بلادرنگ (Real-Time Classes): مشخصات قابلیت‌های ارتباط بلادرنگ، مانند زمان‌های سیکل در PROFINET IO
• داده‌های تشخیصی: اطلاعات مربوط به عیب‌یابی دستگاه، از جمله انواع خطاهایی که می‌توانند گزارش شوند

 

 

نصب فایل GSD در PLC Step 7

بیایید به‌صورت دقیق مراحل نصب فایل GSD در نرم‌افزار Step 7 را برای تمام نسخه‌ها بررسی کنیم.

مرحله ۱:
نرم‌افزار SIMATIC Manager را باز کنید و یک پروژه موجود را باز کرده یا یک پروژه جدید ایجاد کنید.

مرحله ۲:
برای به‌روزرسانی فایل GSD، باید بخش سخت‌افزار (Hardware) را همان‌طور که در پنجره زیر نشان داده شده است، به‌روزرسانی کنیم.

 

 

 

 

مرحله ۳:
با دوبار کلیک کردن روی بخش Hardware، پنجره تنظیمات ماژول باز می‌شود. پس از باز شدن این پنجره، روی گزینه Option کلیک کرده و سپس گزینه Install GSD File را انتخاب کنید.

 

 

 

مرحله ۵:
فایل GSD توسط سازنده دستگاه ارائه می‌شود، یا می‌توانید آن را با جستجو در گوگل دانلود کنید.

مرحله ۶:
برای افزودن فایل GSD، همان‌طور که در پنجره بالا نشان داده شده است، مسیر فایل دانلود شده را مرور (Browse) کرده و آن را اضافه کنید.

مرحله ۷:
روی گزینه “Install” کلیک کنید تا فایل GSD نصب شود.

مرحله ۸:
پس از افزودن فایل، می‌توانید آن را همان‌طور که در پنجره زیر نشان داده شده است، مشاهده کنید. در این قسمت، Profibus-DP را گسترش دهید یا مستقیماً نام فایل دانلود شده را در بخش جستجو وارد کنید.

 

 

مرحله ۹:
ماژول موردنظر را با کشیدن و رها کردن (Drag & Drop) روی شبکه Profibus اضافه کنید. سپس تنظیمات مربوط به کاربرد خود را انجام دهید.

 

 

 وارد کردن (Import) فایل‌های GSD در TIA Portal

 

روال وارد کردن فایل‌های GSD در نرم افزار STEP 7همانند TIA Portal است . برای یکپارچه‌سازی یک تجهیز فیلد جدید در یک پروژه PLC زیمنس، ابتدا باید فایل GSD آن در نرم‌افزار Siemens TIA Portal وارد شود. این فرآیند شامل مراحل زیر است:

• دانلود فایل GSD: معمولاً فایل GSD از وب‌سایت سازنده‌ی دستگاه دریافت می‌شود.
• وارد کردن فایل GSD در TIA Portal:
• کاتالوگ سخت‌افزار (Hardware Catalog) را در TIA Portal باز کنید.
• گزینه Options را انتخاب کرده و سپس Install GSD File را انتخاب نمایید.
• فایل GSD دانلودشده را پیدا کرده و آن را وارد (Import) کنید.
• به‌روزرسانی کاتالوگ سخت‌افزار: پس از وارد کردن، دستگاه جدید باید در کاتالوگ سخت‌افزار TIA Portal ظاهر شود و آماده‌ی پیکربندی باشد.
• ۴٫۲ پیکربندی دستگاه‌ها با استفاده از فایل‌های GSD

پس از وارد شدن فایل GSD، پیکربندی دستگاه شامل مراحل زیر است:

• افزودن دستگاه به پروژه: دستگاه را از کاتالوگ سخت‌افزار گرفته و به پیکربندی سخت‌افزاری PLC بکشید (Drag & Drop).
• پیکربندی پارامترهای دستگاه: با استفاده از اطلاعات ارائه‌شده در فایل GSD، پارامترهایی مانند پیکربندی ورودی/خروجی، سرعت‌های ارتباطی و تنظیمات تشخیصی را تنظیم کنید.
• اختصاص دستگاه به شبکه: اطمینان حاصل کنید که دستگاه به‌درستی به شبکه PROFIBUS یا PROFINET اختصاص داده شده و تنظیمات آدرس‌دهی مناسب برای آن انجام شده است.

 

 

 

 

جمع‌بندی مفهوم فایل هاای GSD

فایل‌های GSD یکی از اجزای اساسی شبکه‌های اتوماسیون صنعتی هستند و امکان برقراری ارتباط یکپارچه بین PLCهای زیمنس و طیف گسترده‌ای از تجهیزات فیلد را فراهم می‌کنند. با استانداردسازی توصیف دستگاه‌ها، فایل‌های GSD فرآیند پیکربندی تجهیزات را ساده کرده، قابلیت همکاری (Interoperability) بین تجهیزات مختلف را تضمین می‌کنند و قابلیت‌های عیب‌یابی و تشخیص خطای شبکه را بهبود می‌بخشند. درک ساختار و نحوه استفاده از فایل‌های GSD برای مهندسانی که با شبکه‌های PROFIBUS و PROFINET کار می‌کنند، بسیار حیاتی است؛ زیرا این دانش امکان پیکربندی سخت‌افزاری PLC را به‌صورت کارآمد، دقیق و قابل‌اعتماد فراهم می‌سازد.