bhruidhinn sinn air mar a tha busaichean agus protocols ag obair ann an fèin-ghluasad gnìomhachais. An turas seo cuiridh sinn fòcas air fuasglaidhean obrach an latha an-diugh: seallaidh sinn ris na protocolaidhean a thathas a’ cleachdadh ann an siostaman air feadh an t-saoghail. Beachdaichidh sinn air teicneòlasan nan companaidhean Gearmailteach Beckhoff agus Siemens, B&R na h-Ostair, an American Rockwell Automation agus an Fastwel Ruiseanach. Nì sinn sgrùdadh cuideachd air fuasglaidhean uile-choitcheann nach eil ceangailte ri saothraiche sònraichte, leithid EtherCAT agus CAN.
Aig deireadh an artaigil bidh clàr coimeas ann le feartan protocolaidhean EtherCAT, POWERLINK, PROFINET, EtherNet / IP agus ModbusTCP.
Cha do chuir sinn a-steach protocolaidhean PRP, HSR, OPC UA agus feadhainn eile san ath-bhreithneachadh, oir Tha artaigilean sàr-mhath ann mu thràth orra air Habré le ar co-innleadairean a tha a’ leasachadh siostaman fèin-ghluasaid gnìomhachais. Mar eisimpleir, и .
An toiseach, mìnichidh sinn am briathrachas: Ethernet gnìomhachais = lìonra gnìomhachais, Fieldbus = bus achaidh. Ann an fèin-ghluasad gnìomhachais na Ruis, tha troimh-chèile ann a thaobh a’ bhus achaidh agus an lìonra gnìomhachais aig ìre ìosal. Gu math tric bidh na teirmean sin air an cur còmhla ann an aon bhun-bheachd neo-shoilleir ris an canar "ìre nas ìsle", ris an canar an dà chuid bus achaidh agus bus fo-ìre, ged is dòcha nach e bus a th’ ann idir.
Carson a tha e mar sin?Tha e coltach gu bheil an troimh-chèile seo mar thoradh air gu bheil ceangal mhodalan I / O gu tric air a chuir an gnìomh le bhith a’ cleachdadh backplane no bus corporra ann am mòran de luchd-riaghlaidh an latha an-diugh. Is e sin, thathas a’ cleachdadh cuid de cheanglaichean bus agus luchd-ceangail gus grunn mhodalan a chur còmhla ann an aon aonad. Ach faodaidh nodan mar sin, an uair sin, a bhith eadar-cheangailte le lìonra gnìomhachais agus bus achaidh. Ann am briathrachas an Iar tha sgaradh soilleir ann: is e lìonra lìonra, is e bus a th’ ann am bus. Tha a’ chiad fhear air a chomharrachadh leis an teirm Industrial Ethernet, an dàrna fear le Fieldbus. Tha an artaigil a’ moladh an teirm “lìonra gnìomhachais” agus an teirm “bus achaidh” a chleachdadh airson na bun-bheachdan sin, fa leth.
Inbhe lìonra gnìomhachais EtherCAT, air a leasachadh le Beckhoff
Is dòcha gur e protocol EtherCAT agus lìonra gnìomhachais aon de na dòighean as luaithe air sgaoileadh dàta ann an siostaman fèin-ghluasaid an-diugh. Tha lìonra EtherCAT air a chleachdadh gu soirbheachail ann an siostaman fèin-ghluasaid sgaoilte, far a bheil nodan eadar-ghnìomhach air an sgaradh thar astaran fada.
Bidh protocol EtherCAT a’ cleachdadh frèamaichean àbhaisteach Ethernet gus na teileagraman aca a chraoladh, agus mar sin bidh e fhathast co-chòrdail ri uidheamachd àbhaisteach Ethernet agus, gu dearbh, faodar fàilteachadh agus sgaoileadh dàta a chuir air dòigh air rianadair Ethernet sam bith, fhad ‘s a tha am bathar-bog iomchaidh ri fhaighinn.
Rianadair Beckhoff le seata de mhodalan I / O. Stòr:
Tha an sònrachadh protocol fosgailte agus ri fhaighinn, ach dìreach taobh a-staigh frèam a ’chomainn leasachaidh - Buidheann Teicneòlais EtherCAT.
Seo mar a tha EtherCAT ag obair (tha an sealladh iongantach, mar an geama Zuma Inca):
Tha an astar iomlaid àrd anns a 'phròtacal seo - agus is urrainn dhuinn bruidhinn mu aonadan de microseconds - air a thoirt gu buil air sgàth' s gun do dhiùlt an luchd-leasachaidh iomlaid a 'cleachdadh teileagraman a chaidh a chuir gu dìreach gu inneal sònraichte. An àite sin, thèid aon teileagram a chuir gu lìonra EtherCAT, air a sheòladh gu gach inneal aig an aon àm, bidh gach aon de na nodan tràillean airson a bhith a’ tional agus a’ sgaoileadh fiosrachadh (tha iad cuideachd gu tric air an ainmeachadh OSO - inneal conaltraidh nì) a’ toirt bhuaithe “air an itealan” an dàta a bha an dùil air a shon agus cuir a-steach ann an teileagram an dàta a tha e deiseil airson a thoirt seachad airson iomlaid. Thèid an teileagram an uairsin a chuir chun ath nód tràillean, far a bheil an aon obrachadh a’ tachairt. Às deidh dha a dhol tro na h-innealan smachd gu lèir, thèid an teileagram a thilleadh chun phrìomh rianadair, a bhios, stèidhichte air an dàta a fhuaireadh bho na h-innealan tràillean, a ’cur an gnìomh an loidsig smachd, a-rithist ag eadar-obrachadh tron teileagram leis na nodan tràillean, a bhios a’ toirt seachad comharra smachd gu an uidheam.
Faodaidh topology sam bith a bhith aig lìonra EtherCAT, ach gu dearbh bidh e an-còmhnaidh na fhàinne - mar thoradh air a bhith a’ cleachdadh modh làn duplex agus dà cheangal Ethernet. San dòigh seo, bidh an teileagram an-còmhnaidh air a chuir gu sreath gu gach inneal air a’ bhus.
Riochdachadh sgeamaigeach de lìonra Ethercat le ioma nodan. Stòr:
Air an t-slighe, chan eil cuingealachaidhean ann an sònrachadh EtherCAT air còmhdach corporra 100Base-TX, agus mar sin tha e comasach am protocol a chuir an gnìomh stèidhichte air gigabit agus loidhnichean optigeach.
Fosgail lìonraidhean gnìomhachais agus inbhean PROFIBUS / NET bho Siemens
Tha dragh na Gearmailt Siemens air a bhith ainmeil o chionn fhada airson an luchd-riaghlaidh loidsig prògramaichte (PLCn), a thathas a’ cleachdadh air feadh an t-saoghail.
Tha iomlaid dàta eadar nodan siostam fèin-ghluasadach fo smachd uidheamachd Siemens air a dhèanamh an dà chuid tro bhus achaidh ris an canar PROFIBUS agus ann an lìonra gnìomhachais PROFINET.
Bidh am bus PROFIBUS a’ cleachdadh càball dà-cridhe sònraichte le luchd-ceangail DB-9. Tha e aig Siemens ann am purpaidh, ach tha sinn air feadhainn eile fhaicinn ann an cleachdadh :). Gus iomadh nodan a cheangal, faodaidh ceanglaiche dà chàball a cheangal. Tha suidse aige cuideachd airson an resistor terminal. Feumaidh an resistor crìche a bhith air a chuir air aig innealan crìochnachaidh an lìonra, mar sin a ’nochdadh gur e seo a’ chiad inneal no an inneal mu dheireadh, agus às deidh sin chan eil dad ann, dìreach dorchadas agus falamh (bidh a h-uile rs485 ag obair mar seo). Ma thionndaidheas tu resistor air a’ cheangail eadar-mheadhanach, thèid an earrann às a dhèidh a chuir dheth.
Càball PROFIBUS le luchd-ceangail ceangail. Stòr:
Bidh an lìonra PROFINET a’ cleachdadh càball paidhir toinnte analog, mar as trice le luchd-ceangail RJ-45, tha an càball dathte uaine. Mas e bus a th’ ann an topology PROFIBUS, faodaidh topology lìonra PROFINET a bhith mar rud sam bith: fàinne, rionnag, craobh, no a h-uile càil còmhla.
Rianadair Siemens le càball PROFINET ceangailte. Stòr: w3.siemens.com
Tha grunn phròtacalan conaltraidh air bus PROFIBUS agus ann an lìonra PROFINET.
Airson PROFIBUS:
- PROFIBUS DP - tha buileachadh a’ phròtacal seo a’ toirt a-steach conaltradh le innealan tràillean iomallach; a thaobh PROFINET, tha am protocol seo a’ freagairt ri protocol PROFINET IO.
- Tha PROFIBUS PA gu ìre mhòr an aon rud ri PROFIBUS DP, air a chleachdadh a-mhàin airson dreachan dìon-spreadhaidh de sgaoileadh dàta agus solar cumhachd (coltach ri PROFIBUS DP le feartan corporra eadar-dhealaichte). Airson PROFINET, chan eil protocol dìon-spreadhaidh coltach ri PROFIBUS ann fhathast.
- PROFIBUS FMS - air a dhealbhadh airson iomlaid dàta le siostaman bho luchd-saothrachaidh eile nach urrainn PROFIBUS DP a chleachdadh. Is e an analog PROFIBUS FMS ann an lìonra PROFINET am protocol PROFINET CBA.
Airson PROFINET:
- PROFINET IO;
- PROFINET CBA.
Tha protocol PROFINET IO air a roinn ann an grunn chlasaichean:
- PROFINET NRT (neo-ùine) - air a chleachdadh ann an tagraidhean far nach eil crìochan ùine deatamach. Bidh e a’ cleachdadh protocol gluasad dàta Ethernet TCP/IP a bharrachd air UDP/IP.
- PROFINET RT (fìor-ùine) - an seo tha iomlaid dàta I / O air a chuir an gnìomh a ’cleachdadh frèamaichean Ethernet, ach tha dàta breithneachaidh agus conaltraidh fhathast air a ghluasad tro UDP / IP.
- PROFINET IRT (Isochronous Real Time) - Chaidh am protocol seo a leasachadh gu sònraichte airson tagraidhean smachd gluasad agus a ’toirt a-steach ìre gluasad dàta isochronous.
A thaobh buileachadh protocol cruaidh fìor-ùine PROFINET IRT, airson conaltradh le innealan iomallach tha e a’ dèanamh eadar-dhealachadh air dà sheanal iomlaid: isochronous agus asyncronach. Bidh seanal isochronous le fad cearcall iomlaid stèidhichte a’ cleachdadh sioncronadh gleoc agus a’ sgaoileadh dàta a tha deatamach airson ùine; bidh teileagraman dàrna ìre gan cleachdadh airson an sgaoileadh. Chan eil an ùine tar-chuir ann an sianal isochronous nas àirde na 1 millisecond.
Bidh an sianal asyncronach a’ sgaoileadh dàta fìor-ùine ris an canar cuideachd, ris an tèid dèiligeadh tro sheòladh MAC. A bharrachd air an sin, tha diofar fhiosrachadh breithneachaidh agus taiceil air a chuir thairis air TCP / IP. Chan urrainn dha dàta fìor-ùine, mòran nas lugha de fhiosrachadh eile, gu dearbh, stad a chuir air a’ chearcall isochronous.
Chan eil feum air an t-seata leudaichte de ghnìomhan PROFINET IO airson a h-uile siostam fèin-ghluasaid gnìomhachais, agus mar sin tha am protocol seo air a sgèile airson pròiseact sònraichte, a’ toirt aire do chlasaichean gèillidh no clasaichean gèillidh: CC-A, CC-B, CC-CC. Leigidh clasaichean gèillidh dhut innealan achaidh agus co-phàirtean cnàimh-droma a thaghadh leis an ìre as lugha de ghnìomhachd riatanach.
Source:
Tha an dàrna protocol iomlaid anns an lìonra PROFINET - PROFINET CBA - air a chleachdadh gus conaltradh gnìomhachais a chuir air dòigh eadar uidheamachd bho dhiofar luchd-saothrachaidh. Is e am prìomh aonad cinneasachaidh ann an siostaman IAS eintiteas sònraichte ris an canar co-phàirt. Mar as trice bidh am pàirt seo na chruinneachadh de phàirtean meacanaigeach, dealain is dealanach de inneal no stàladh, a bharrachd air bathar-bog tagraidh co-cheangailte ris. Airson gach co-phàirt, thèid modal bathar-bog a thaghadh anns a bheil tuairisgeul iomlan air eadar-aghaidh na co-phàirt seo a rèir riatanasan inbhe PROFINET. Às deidh sin bidh na modalan bathar-bog sin air an cleachdadh gus dàta iomlaid le innealan.
Pròtacal B&R Ethernet POWERLINK
Chaidh am protocol Powerlink a leasachadh leis a’ chompanaidh Ostair B&R tràth anns na 2000n. Is e seo buileachadh eile de phròtacal fìor-ùine a bharrachd air inbhe Ethernet. Tha an sònrachadh protocol ri fhaighinn agus air a chuairteachadh gu saor.
Bidh teicneòlas Powerlink a’ cleachdadh inneal bhòtaidh measgaichte ris an canar, nuair a tha a h-uile eadar-obrachadh eadar innealan air a roinn ann an grunn ìrean. Tha dàta gu sònraichte èiginneach air a ghluasad anns an ìre iomlaid isochronous, far a bheil an ùine freagairt riatanach air a rèiteachadh; thèid an dàta a tha air fhàgail a ghluasad, far an gabh sin dèanamh, anns an ìre asyncronach.
Rianadair B&R le seata de mhodalan I / O. Stòr: br-automation.com
Chaidh am protocol a chuir an gnìomh an toiseach a bharrachd air an ìre corporra 100Base-TX, ach an dèidh sin chaidh buileachadh gigabit a leasachadh.
Bidh protocol Powerlink a’ cleachdadh inneal clàraidh conaltraidh. Thèid comharradh sònraichte no teachdaireachd smachd a chuir chun lìonra, le cuideachadh bho bhith air a dhearbhadh dè na h-innealan aig a bheil cead an-dràsta dàta iomlaid. Chan fhaod ach aon inneal cothrom fhaighinn air an iomlaid aig aon àm.
Riochdachadh sgeamaigeach de lìonra Ethernet POWERLINK le ioma nodan.
Anns an ìre isochronous, bidh an rianadair bhòtaidh a ’cur iarrtas gu gach nód às am feum e dàta èiginneach fhaighinn.
Tha an ìre isochronous air a dhèanamh, mar a chaidh ainmeachadh roimhe, le ùine rothaireachd a ghabhas atharrachadh. Anns an ìre asyncronach den iomlaid, thathas a ’cleachdadh stac protocol IP, bidh an rianadair ag iarraidh dàta neo-èiginneach bho gach nod, a chuireas freagairt fhad‘ s a gheibh iad cothrom air tar-chuir chun lìonra. Faodar an co-mheas ùine eadar na h-ìrean isochronous agus asyncronach atharrachadh le làimh.
Pròtacal Rockwell Automation Ethernet / IP
Chaidh am protocol EtherNet / IP a leasachadh le com-pàirt gnìomhach a’ chompanaidh Ameireaganach Rockwell Automation ann an 2000. Bidh e a’ cleachdadh stac TCP agus UDP IP, agus ga leudachadh airson tagraidhean fèin-ghluasaid gnìomhachais. Chan eil an dàrna pàirt den ainm, an aghaidh creideas mòr-chòrdte, a ’ciallachadh Protocol Eadar-lìn, ach Pròtacal Gnìomhachais. Bidh UDP IP a’ cleachdadh stac conaltraidh CIP (Pròtacal Eadar-aghaidh Coitcheann), a tha cuideachd air a chleachdadh ann an lìonraidhean ControlNet / DeviceNet agus air a chuir an gnìomh a bharrachd air TCP / IP.
Tha an sònrachadh EtherNet / IP ri fhaighinn gu poblach agus ri fhaighinn gu saor. Faodaidh topology lìonra Ethernet / IP a bhith neo-riaghailteach agus a’ toirt a-steach fàinne, rionnag, craobh no bus.
A bharrachd air gnìomhan àbhaisteach nam protocolaidhean HTTP, FTP, SMTP, EtherNet / IP, bidh e a’ buileachadh gluasad dàta a tha deatamach airson ùine eadar an rianadair bhòtaidh agus innealan I / O. Tha tar-chuir dàta neo-èiginneach air a thoirt seachad le pacaidean TCP, agus tha lìbhrigeadh ùine-èiginneach de dhàta smachd cearcallach air a dhèanamh tro phròtacal UDP.
Gus ùine a shioncronachadh ann an siostaman sgaoilte, bidh EtherNet/IP a’ cleachdadh protocol CIPsync, a tha na leudachadh air protocol conaltraidh CIP.
Riochdachadh sgeamaigeach de lìonra Ethernet / IP le grunn nodan agus ceangal innealan Modbus. Stòr:
Gus suidheachadh lìonra EtherNet / IP a dhèanamh nas sìmplidhe, thig a’ mhòr-chuid de dh’ innealan fèin-ghluasaid àbhaisteach le faidhlichean rèiteachaidh ro-mhìnichte.
Cur an gnìomh protocol FBUS aig Fastwel
Bha sinn a ’smaoineachadh airson ùine mhòr am bu chòir dhuinn a’ chompanaidh Ruiseanach Fastwel a thoirt a-steach don liosta seo le bhith a ’cur an gnìomh protocol gnìomhachais FBUS san dachaigh, ach an uairsin chuir sinn romhainn paragraf no dhà a sgrìobhadh airson tuigse nas fheàrr fhaighinn air fìrinnean ionadachadh in-mhalairt.
Tha dà bhuileachadh corporra de FBUS. Is e aon dhiubh bus anns a bheil protocol FBUS a’ ruith a bharrachd air inbhe RS485. A bharrachd air an sin, tha FBUS air a bhuileachadh ann an lìonra Ethernet gnìomhachais.
Cha mhòr gu bheil FBUS air ainmeachadh mar phròtacal àrd-astar; tha an ùine freagairt gu mòr an urra ris an àireamh de mhodalan I / O air a’ bhus agus air na paramadairean iomlaid; mar as trice bidh e eadar 0,5 agus 10 milliseconds. Chan fhaod ach 64 modal I/O a bhith ann an aon nód tràillean FBUS. Airson bus achaidh, chan urrainn don fhad càball a bhith nas àirde na 1 meatair, agus mar sin chan eil sinn a ’bruidhinn mu shiostaman sgaoilte. No an àite sin, nì e, ach dìreach nuair a bhios tu a’ cleachdadh lìonra FBUS gnìomhachais thairis air TCP / IP, a tha a’ ciallachadh àrdachadh ann an ùine bhòtaidh grunn thursan. Faodar cordaichean leudachaidh bus a chleachdadh gus modalan a cheangal, a leigeas le modalan a shuidheachadh gu dòigheil anns a’ chaibineat fèin-ghluasaid.
Rianadair fastwel le modalan I / O ceangailte. Stòr:
Iomlan: mar a tha seo uile air a chleachdadh ann an cleachdadh ann an siostaman smachd pròiseas fèin-ghluasadach
Gu nàdarra, tha na diofar sheòrsaichean de phròtacalan gluasad dàta gnìomhachais an latha an-diugh mòran nas motha na tha sinn air a mhìneachadh san artaigil seo. Tha cuid ceangailte ri neach-dèanamh sònraichte, cuid, air an làimh eile, uile-choitcheann. Nuair a bhios e a’ leasachadh siostaman smachd pròiseas fèin-ghluasadach (APCS), bidh an innleadair a’ taghadh nam protocalan as fheàrr, a’ toirt aire do ghnìomhan agus chuingealachaidhean sònraichte (teicnigeach agus buidseit).
Ma bhios sinn a 'bruidhinn mu cho tric' sa tha protocol iomlaid sònraichte, is urrainn dhuinn diagram den chompanaidh a thoirt seachad HMS Networks AB, a tha a’ nochdadh earrannan margaidh de dhiofar theicneòlasan iomlaid ann an lìonraidhean gnìomhachais.
Source:
Mar a chithear san dealbh, tha PRONET agus PROFIBUS bho Siemens anns na prìomh shuidheachaidhean.
Gu inntinneach, 6 bliadhna air ais .
Anns a’ chlàr gu h-ìosal tha geàrr-chunntas air na protocolaidhean iomlaid a chaidh a mhìneachadh. Tha cuid de pharaimearan, mar eisimpleir, coileanadh, air an cur an cèill ann an teirmean eas-chruthach: àrd / ìosal. Gheibhear co-ionannachdan àireamhach ann an artaigilean mion-sgrùdadh coileanaidh.
|
|
EtherCAT
|
CUMHACHD
|
PROFINET
|
EtherNet / IP
|
ModbusTCP
|
|
Còmhdach fiosaigeach
|
100/1000 BASE-TX
|
100/1000 BASE-TX
|
100/1000 BASE-TX
|
100/1000 BASE-TX
|
100/1000 BASE-TX
|
|
Ìre dàta
|
Sianal (frèamaichean Ethernet)
|
Sianal (frèamaichean Ethernet)
|
Sianal (frèamaichean Ethernet), Lìonra / còmhdhail (TCP / IP)
|
Lìonra/Còmhdhail (TCP/IP)
|
Lìonra/Còmhdhail (TCP/IP)
|
|
Taic fìor-ùine
|
gu bheil
|
gu bheil
|
gu bheil
|
gu bheil
|
Chan eil
|
|
Coileanadh
|
Высокая
|
Высокая
|
IRT - àrd, RT - meadhanach
|
Cuibheasach
|
Ìosal
|
|
Fad càball eadar nodan
|
100
|
100m/2km
|
100
|
100
|
100
|
|
Ìrean gluasaid
|
Chan eil
|
Isochronous + asyncronach
|
IRT - isochronous + asyncronach, RT - asyncronach
|
Chan eil
|
Chan eil
|
|
Àireamh de nodan
|
65535
|
240
|
Cuingealachadh lìonra TCP/IP
|
Cuingealachadh lìonra TCP/IP
|
Cuingealachadh lìonra TCP/IP
|
|
Fuasgladh bualaidh
|
Topology fàinne
|
Synchronization cloc, ìrean tar-chuir
|
Topology fàinne, ìrean tar-chuir
|
Switches, topology rionnag
|
Switches, topology rionnag
|
|
Malairt teth
|
Chan eil
|
gu bheil
|
gu bheil
|
gu bheil
|
A rèir an gnìomhachaidh
|
|
Cosgais uidheamachd
|
Ìosal
|
Ìosal
|
Высокая
|
Cuibheasach
|
Ìosal
|
Tha raointean cur an gnìomh nam protocolaidhean iomlaid a chaidh a mhìneachadh, busaichean-raoin agus lìonraidhean gnìomhachais glè eadar-mheasgte. Bho na gnìomhachasan ceimigeach agus càraichean gu teicneòlas aerospace agus saothrachadh dealanach. Tha iarrtas mòr air protocolaidhean iomlaid aig astar luath ann an siostaman suidheachaidh fìor-ùine airson diofar innealan agus ann an innealan-fuadain.
Dè na protocolaidhean leis an robh thu ag obair agus càite an do chuir thu an sàs iad? Roinn an t-eòlas agad anns na beachdan. 🙂
Source: www.habr.com