{"id":52162,"date":"2019-11-02T00:00:00","date_gmt":"2019-11-01T21:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/blog_prohoster\/obzor-sovremennyh-protokolov-v-sistemah-promavtomatiki"},"modified":"2020-02-18T13:59:50","modified_gmt":"2020-02-18T10:59:50","slug":"obzor-sovremennyh-protokolov-v-sistemah-promavtomatiki","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/da\/blog\/news\/obzor-sovremennyh-protokolov-v-sistemah-promavtomatiki","title":{"rendered":"Oversigt over moderne protokoller i systemer for procesautomation","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

\"Oversigt
\n<\/p>\n

I den forrige publicering<\/a><\/noindex> talte vi om, hvordan busser og protokoller fungerer i industriel automatisering. Denne gang vil vi fokusere p\u00e5 moderne arbejds-l\u00f8sninger: vi kigger p\u00e5, hvilke protokoller der anvendes i systemer verden over. Vi vil unders\u00f8ge teknologier fra de tyske virksomheder Beckhoff og Siemens, den \u00f8strigske B&R, den amerikanske Rockwell Automation og den russiske Fastwel. Vi vil ogs\u00e5 se n\u00e6rmere p\u00e5 universelle l\u00f8sninger, der ikke er knyttet til specifikke producenter, s\u00e5som EtherCAT og CAN.\u00a0<\/p>\n

<\/p>\n

I slutningen af artiklen vil der v\u00e6re en sammenligningstabel med specifikationer for protokollerne EtherCAT, POWERLINK, PROFINET, EtherNet\/IP og ModbusTCP.<\/p>\n

<\/a><\/noindex><\/p>\n

Vi har ikke inkluderet protokollerne PRP, HSR, OPC UA og andre, da der allerede findes fremragende artikler fra vores ingeni\u00f8rkolleger p\u00e5 Habr, der besk\u00e6ftiger sig med udviklingen af systemer til industriautomation. For eksempel, \u00abProtokoller for \"s\u00f8ml\u00f8s\" redundans PRP og HSR\u00bb<\/a><\/noindex> og \u00abGateways for industrielle kommunikationsprotokoller p\u00e5 Linux. Byg det selv\u00bb<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

<\/p>\n

For at starte med, lad os definere terminologien: Industrial Ethernet = industriel netv\u00e6rk, Fieldbus = feltbus. Der er ofte forvirring omkring termerne relateret til feltbus og lavniveau industrielle netv\u00e6rk i russisk industri automation. Disse termer bliver ofte kombineret til en uskarp beskrivelse af \"lavniveau\", der kaldes b\u00e5de feltbus og lavniveau bus, selvom det ikke n\u00f8dvendigvis er en bus. <\/p>\n

Hvorfor er det s\u00e5dan?<\/b>Denne forvirring skyldes sandsynligvis, at mange moderne controllere ofte realiserer forbindelsen mellem input-output moduler ved hj\u00e6lp af en backplane eller en fysisk bus. Det vil sige, at der anvendes nogle buskontakter og stik for at samle flere moduler i en enkelt enhed. Men s\u00e5danne enheder kan i sig selv forbindes til b\u00e5de et industrielt netv\u00e6rk og en feltbus. I vestlig terminologi er der en klar opdeling: et netv\u00e6rk er et netv\u00e6rk, en bus er en bus. Det f\u00f8rste betegnes med termen Industrial Ethernet, det andet med termen Fieldbus. I artiklen foresl\u00e5s det, at disse begreber kaldes \"industrielt netv\u00e6rk\" og \"feltbus\" henholdsvis.<\/p>\n

Standarden for det industrielle netv\u00e6rk EtherCAT, udviklet af Beckhoff<\/h2>\n

<\/p>\n

EtherCAT-protokollen og det industrielle netv\u00e6rk er formentlig en af de hurtigste m\u00e5der at transmittere data p\u00e5 i automatiseringssystemer i dag. EtherCAT-netv\u00e6rket anvendes med succes i distribuerede automatiseringssystemer, hvor de interagerende noder er placeret p\u00e5 stor afstand.<\/p>\n

<\/p>\n

EtherCAT-protokollen bruger standard Ethernet-rammer til at transmittere sine telegrammer, hvilket sikrer kompatibilitet med enhver standard Ethernet-udstyr, og i princippet kan modtagelse og transmission af data organiseres p\u00e5 enhver Ethernet-controller, forudsat at der er passende software tilg\u00e6ngelig.<\/p>\n

\"Oversigt
\nBeckhoff-controller med et s\u00e6t indgangs-udgangsmoduler. Kilde: www.beckhoff.de<\/a><\/noindex><\/i><\/p>\n

Protokolspecifikationen er \u00e5ben og tilg\u00e6ngelig, men kun inden for udviklingsforeningen \u2014 EtherCAT Technology Group.<\/p>\n

<\/p>\n

S\u00e5dan fungerer EtherCAT (et betagende syn, som et Zuma Inca-spil):<\/p>\n

\n

\r\n \"Afspil\r\n
<\/div>\r\n <\/div><\/center><\/p>\n

Den h\u00f8je hastighed i denne protokol \u2014 som kan v\u00e6re i mikroskunder \u2014 realiseres ved, at udviklerne har opgivet at udveksle ved hj\u00e6lp af telegrammer, der sendes direkte til et specifikt apparat. I stedet sendes et enkelt telegram i EtherCAT-netv\u00e6rket, adresseret til alle enheder samtidigt, hver af de underordnede informationsindsamlings- og transmissionsnoder (de kaldes ogs\u00e5 ofte SIO \u2014 signaleringsenhed) henter p\u00e5 farten de data, der var tilt\u00e6nkt dem, og inds\u00e6tter i telegrammet de data, de er klar til at udveksle. Herefter sendes telegrammet til den n\u00e6ste underordnede node, hvor samme operation udf\u00f8res. Efter at have passeret alle SIO'er returneres telegrammet til hovedcontrolleren, som p\u00e5 baggrund af de modtagne data fra de underordnede enheder udf\u00f8rer styringslogikken, igen ved at interagere via telegrammet med underordnede noder, som udsender et styresignal til udstyret.<\/p>\n

<\/p>\n

EtherCAT-netv\u00e6rket kan have enhver topologi, men vil i bund og grund altid v\u00e6re et ringnetv\u00e6rk \u2014 p\u00e5 grund af brugen af fuld duplex-tilstand og to Ethernet-porte. Dermed vil telegrammet altid blive sendt sekventielt til hver enhed p\u00e5 bussen.<\/p>\n

\"Oversigt
\nSchematic representation of the EtherCAT network with multiple nodes. Source: realpars.com<\/a><\/noindex><\/i><\/p>\n

Bem\u00e6rk, at EtherCAT-specifikationen ikke indeholder begr\u00e6nsninger for det fysiske niveau 100Base-TX, s\u00e5 implementeringen af protokollen er mulig baseret p\u00e5 gigabit- og optiske forbindelser.<\/p>\n

<\/p>\n

\u00c5bne industrielle netv\u00e6rk og PROFIBUS\/netv\u00e6rk standarder fra Siemens<\/h2>\n

<\/p>\n

Det tyske selskab Siemens er l\u00e6nge blevet kendt for sine programmerbare logiske controllere (PLC), som anvendes globalt.<\/p>\n

<\/p>\n

Dataudveksling mellem noder i et automatiseret system styret af Siemens-udstyr foreg\u00e5r b\u00e5de via bussystemet, kaldet PROFIBUS, og i industrielt netv\u00e6rk PROFINET.<\/p>\n

<\/p>\n

PROFIBUS-bussen bruger et specielt tvistet kabel med DB-9 stik. Hos Siemens er det lilla, men vi har ogs\u00e5 set andre i praksis :). For at forbinde flere noder kan stikket forbinde to kabler. Der er ogs\u00e5 en omskifter til terminalmodstand. Terminalmodstanden skal aktiveres p\u00e5 de yderste enheder i netv\u00e6rket for at indikere, at dette er den f\u00f8rste eller sidste enhed, og efter den er der kun m\u00f8rke og tomhed (alle RS485 fungerer s\u00e5dan). Hvis modstanden aktiveres p\u00e5 et mellemliggende stik, vil den f\u00f8lgende sektion blive deaktiveret.<\/p>\n

\"Oversigt
\nPROFIBUS kabel med tilslutningsstik. Kilde: VIPA ControlsAmerica<\/a><\/noindex><\/i><\/p>\n

I PROFINET-netv\u00e6rket bruges et tilsvarende tvistet par, normalt med RJ-45 stik, og kablet er farvet gr\u00f8nt. Hvis PROFINBUS-topologien er en bus, kan PROFINET-netv\u00e6rkstopologien v\u00e6re hvad som helst: ring, stjerne, tr\u00e6 eller en kombination af alt.<\/p>\n

\"Oversigt
\nSiemens-controller med tilsluttet PROFINET-kabel. Kilde: w3.siemens.com<\/i><\/p>\n

Der findes flere protokoller til kommunikation over PROFIBUS-bussen og i PROFINET-netv\u00e6rket.<\/p>\n

<\/p>\n

For PROFIBUS:<\/p>\n

<\/p>\n

    \n
  1. PROFIBUS DP \u2014 implementering af denne protokol indeb\u00e6rer kommunikation med fjernbetjente enheder; for PROFINET svarer denne protokol til PROFINET IO.<\/li>\n
  2. PROFIBUS PA \u2014 er i al v\u00e6sentlighet den samme som PROFIBUS DP, men bruges til eksplosionssikre varianter af data- og str\u00f8mforsyning (analog PROFIBUS DP med andre fysiske egenskaber). Der findes ikke endnu en eksplosionssikker protokol for PROFINET, der svarer til PROFIBUS.<\/li>\n
  3. PROFIBUS FMS \u2014 er designet til dataudveksling med systemer fra andre producenter, der ikke kan bruge PROFIBUS DP. Den tilsvarende protokol til PROFIBUS FMS i PROFINET-netv\u00e6rket er PROFINET CBA-protokollen.<\/li>\n<\/ol>\n

    <\/p>\n

    For PROFINET:<\/p>\n

    <\/p>\n

      \n
    1. PROFINET IO;<\/li>\n
    2. PROFINET CBA.<\/li>\n<\/ol>\n

      <\/p>\n

      PROFINET IO-protokollen opdeles i flere klasser:<\/p>\n

      <\/p>\n