{"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\/et\/blog\/news\/obzor-sovremennyh-protokolov-v-sistemah-promavtomatiki","title":{"rendered":"Kaasaegsete protokollide \u00fclevaade automaatika s\u00fcsteemides","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

\"Kaasaegsete
\n<\/p>\n

Eelmises postituses<\/a><\/noindex> r\u00e4\u00e4kisime, kuidas bussid ja protokollid t\u00f6\u00f6tavad t\u00f6\u00f6stusautomaatikas. Seekord keskendume kaasaegsetele t\u00f6\u00f6lahendustele: vaatame, milliseid protokolle kasutatakse s\u00fcsteemides \u00fcle kogu maailma. Uurime saksa ettev\u00f5tete Beckhoff ja Siemens, Austria B&R, Ameerika Rockwell Automation ja Venemaa Fastwel tehnoloogiaid. Samuti vaatame \u00fcle universaalsed lahendused, mis ei ole konkreetselt seotud tootjaga, nagu EtherCAT ja CAN.\u00a0<\/p>\n

<\/p>\n

Artikli l\u00f5pus on protokollide EtherCAT, POWERLINK, PROFINET, EtherNet\/IP ja ModbusTCP omadustega v\u00f5rdlustabel.<\/p>\n

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

Me ei lisanud \u00fclevaatesse protokolle PRP, HSR, OPC UA ja teisi, kuna nende kohta on Habr's juba suurep\u00e4rased artiklid meie insenerikollegide poolt, kes tegelevad automaatikas\u00fcsteemide arendamisega. N\u00e4iteks, \u00abProtokollid \u00abkatkematu\u00bb reserveerimise PRP ja HSR\u00bb<\/a><\/noindex> ja \u00abT\u00f6\u00f6stusprotokollide vahetusv\u00e4ravad Linuxis. Koge ise\u00bb<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

<\/p>\n

Kuna alustame, m\u00e4\u00e4ratleme terminoloogia: Industrial Ethernet = t\u00f6\u00f6stuslik v\u00f5rk, Fieldbus = v\u00e4li buss. Venemaa t\u00f6\u00f6stusautomaatikas esineb m\u00f5istetega segadust, mis puudutavad v\u00e4li bussi ja madalama taseme t\u00f6\u00f6stusv\u00f5rku. Sageli liidetakse need terminid \u00fchtseks h\u00e4guseks m\u00f5isteks \u201emadal tase\u201d, mida kutsutakse nii v\u00e4li bussiks kui ka madalama taseme bussiks, ehkki see v\u00f5ib olla ka mitte buss \u00fcldse. <\/p>\n

Miks nii?<\/b>Selline segadus on ilmselt tingitud sellest, et paljudes kaasaegsetes kontrollerites moodulite \u00fchendamine viiakse sageli l\u00e4bi \u00fchenduspaneeli (ingl. k backplane) v\u00f5i f\u00fc\u00fcsilise bussi abil. See t\u00e4hendab, et kasutada kasutatakse mingi bussikontakte ja \u00fchendusi, et \u00fchendada mitu moodulit \u00fchte s\u00f5lme. Kuid sellised s\u00f5lmed, omakorda, v\u00f5ivad olla omavahel \u00fchendatud nii t\u00f6\u00f6stusv\u00f5rgu kui ka v\u00e4li bussiga. L\u00e4\u00e4ne terminoloogias on selge jaotus: v\u00f5rk on v\u00f5rk, buss on buss. Esimene t\u00e4histatakse terminiga Industrial Ethernet, teine - Fieldbus. Artiklis soovitatakse nende m\u00f5istete jaoks kasutada vastavalt termineid \u201et\u00f6\u00f6stuslik v\u00f5rk\u201d ja \u201ev\u00e4li buss\u201d.<\/p>\n

T\u00f6\u00f6stuslikuv\u00f5rgu standard EtherCAT, Beckhoffi ettev\u00f5tte arendus<\/h2>\n

<\/p>\n

EtherCAT protokoll ja t\u00f6\u00f6stuslik v\u00f5rk on t\u00f5en\u00e4oliselt \u00fcks kiiremaid andmete edastamise viise automaatikas\u00fcsteemides. EtherCATi v\u00f5rk on edukalt kasutusel hajutatud automaatikas\u00fcsteemides, kus suhtlevad s\u00f5lmed asuvad suures vahemaa kauguses.<\/p>\n

<\/p>\n

EtherCAT protokoll kasutab oma telegrammide edastamiseks standardseid Ethernet-raamide, seega s\u00e4ilib \u00fchilduvus mis tahes standardse Ethernet-seadmestikuga ja sisuliselt saab andmete vastuv\u00f5tmise ja edastamise korraldada mis tahes Ethernet-kontrolleris, kui on olemas vastav tarkvara.<\/p>\n

\"Kaasaegsete
\nBeckhoffi kontroller koos sisend-output moodulite komplektiga. Allikas: www.beckhoff.de<\/a><\/noindex><\/i><\/p>\n

Protokolli spetsifikatsioon on avatud ja kergesti ligip\u00e4\u00e4setav, kuid ainult arenduse-assotsiatsiooni raames \u2014 EtherCAT Technology Group.<\/p>\n

<\/p>\n

Nii see toimib EtherCAT: (vaatepilt on sama h\u00e4mmastav kui Zuma Inca m\u00e4ng):<\/p>\n

\n

\r\n \"M\u00e4ngi\r\n
<\/div>\r\n <\/div><\/center><\/p>\n

Selle protokolli k\u00f5rge andmevahetuse kiirus \u2014 jutt v\u00f5ib olla mikrosekunditest \u2014 on saavutatud selle t\u00f5ttu, et arendajad loobusid andmete edastamisest \u00fcksikutele seadmetele otse. Selle asemel suunatakse EtherCATi v\u00f5rku \u00fcks telegramm, mis on adresseeritud k\u00f5igile seadmetele korraga, iga alluv s\u00f5lm, mis kogub ja edastab teavet (mida nimetatakse sageli ka \u00fchendusseadmeks), v\u00f5tab \u2018lennult\u2019 need andmed, mis on tema jaoks m\u00f5eldud, ja lisab telegrammi andmed, mida ta on valmis jagama. P\u00e4rast seda saadetakse telegramm j\u00e4rgmisele allumisele s\u00f5lmele, kus toimub sama protseduur. P\u00e4rast seda, kui telegramm on l\u00e4binud k\u00f5ik \u00fchendusseadmed, naaseb see peasse kontrollerisse, mis, tuginedes saadud andmetele alluvatelt seadmetelt, rakendab juhtimislogikat, j\u00e4lle suheldes telegrammiga alluvate s\u00f5lmedega, mis edastavad juhtsignaali seadmele.<\/p>\n

<\/p>\n

EtherCATi v\u00f5rgul v\u00f5ib olla mis tahes topoloogia, kuid p\u00f5him\u00f5tteliselt on see alati ring, kuna kasutatakse t\u00e4idisega re\u017eiimi ja kahte Etherneti pesat. Seega edastatakse telegramm alati j\u00e4rjestikku igale seadmele bussil.<\/p>\n

\"Kaasaegsete
\nSkeemiline esitlus EtherCATi v\u00f5rgu mitmest s\u00f5lmest. Allikas: realpars.com<\/a><\/noindex><\/i><\/p>\n

\u00dcksk\u00f5ik, EtherCAT-i spetsifikatsioon ei sisalda f\u00fc\u00fcsilise tasandi 100Base-TX piiranguid, seega on protokolli rakendamine v\u00f5imalik gigabitti- ja optiliste liinide p\u00f5hjal.<\/p>\n

<\/p>\n

Avatud t\u00f6\u00f6stuslikud v\u00f5rgud ja PROFIBUS\/Nets\u00fcsteem Siemensilt<\/h2>\n

<\/p>\n

Saksa kontsern Siemens on juba kaua tuntud oma programmeeritavate loogikakontrollerite (PLC) poolest, mida kasutatakse \u00fcle kogu maailma.<\/p>\n

<\/p>\n

Andmevahetus Siemens\u2019i seadmete halduses oleva automatiseeritud s\u00fcsteemi s\u00f5lmede vahel toimub nii PROFIBUS-nimelise v\u00e4libussiga kui ka PROFINET t\u00f6\u00f6stusv\u00f5rgus.<\/p>\n

<\/p>\n

PROFIBUS-buss kasutab spetsiaalset kahesuunalist kaablit DB-9 pistikupesadega. Siemansi versioon on lilla, kuid oleme praktikas kohanud ka teisi :). \u00dchendamiseks mitme s\u00f5lme vahel v\u00f5ib pistik\u00fchenduses olla kaks kaablit. Seal on ka l\u00fcliti terminaalresistorile. Terminaalresistor peab olema aktiveeritud v\u00f5rgu l\u00f5ppseadmetes, nii et antakse m\u00e4rku, et see on esimene v\u00f5i viimane seade, ning p\u00e4rast seda ei ole enam midagi, vaid pimedus ja t\u00fchjus (nii t\u00f6\u00f6tab k\u00f5ik rs485). Kui vahepealses pistik\u00fchenduses l\u00fclitati resistor sisse, siis j\u00e4rgmine l\u00f5ik p\u00e4rast seda lahutatakse.<\/p>\n

\"Kaasaegsete
\nPROFIBUS-kaabel koos \u00fchendus\u00fchendustega. Allikas: VIPA Controls America<\/a><\/noindex><\/i><\/p>\n

PROFINET-v\u00f5rgus kasutatakse sarnast p\u00f6\u00f6rdpaari, tavaliselt RJ-45 pistikupesadega, kaabel on rohelise v\u00e4rviga. Kui PROFIBUS toopoloogia on buss, siis PROFINET-v\u00f5rgu toopoloogia v\u00f5ib olla mis tahes: kas r\u00f5ngas, t\u00e4ht, puu v\u00f5i k\u00f5ik koos.<\/p>\n

\"Kaasaegsete
\nSiemansi kontroller koos PROFINET-kaabli\u00fchendusega. Allikas: w3.siemens.com<\/i><\/p>\n

PROFIBUS-bussil ja PROFINET-v\u00f5rgus eksisteerib mitu protokolli andmevahetuseks.<\/p>\n

<\/p>\n

PROFIBUS-i puhul:<\/p>\n

<\/p>\n

    \n
  1. PROFIBUS DP \u2014 selle protokolli rakendamise korral on tagatud \u00fchendus eemal asuvate alluvate seadmetega, PROFINET-i puhul vastab sellele protokoll PROFINET IO.<\/li>\n
  2. PROFIBUS PA \u2014 on sisuliselt sama mis PROFIBUS DP, kuid kasutatakse plahvatuskindlate andmeedastus- ja toitev\u00e4ljade jaoks (PROFIBUS DP analoog teiste f\u00fc\u00fcsikaliste omadustega). PROFINET-i plahvatuskindlat protokolli PROFIBUS-e analoogina ei eksisteeri veel.<\/li>\n
  3. PROFIBUS FMS \u2014 on m\u00f5eldud andmevahetuseks teiste tootjate s\u00fcsteemide vahel, mis ei saa kasutada PROFIBUS DP-d. PROFIBUS FMS-i analoog PROFINET-v\u00f5rgus on PROFINET CBA protokoll.<\/li>\n<\/ol>\n

    <\/p>\n

    PROFINET-i jaoks:<\/p>\n

    <\/p>\n

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

      <\/p>\n

      PROFINET IO protokoll jaguneb mitmeks klassiks:<\/p>\n

      <\/p>\n