{"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\/ro\/blog\/news\/obzor-sovremennyh-protokolov-v-sistemah-promavtomatiki","title":{"rendered":"Prezentarea protocoalelor moderne \u00een sistemele de automatizare industrial\u0103","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

\"Prezentarea
\n<\/p>\n

\u00cen publica\u021bia anterioar\u0103<\/a><\/noindex> am explicat cum func\u021bioneaz\u0103 autobuzele \u0219i protocoalele \u00een automatizarea industrial\u0103. De data aceasta ne vom concentra asupra solu\u021biilor de lucru contemporane: vom analiza ce protocoale sunt utilizate \u00een sistemele din \u00eentreaga lume. Vom examina tehnologiile companiilor germane Beckhoff \u0219i Siemens, austriaca B&R, american\u0103 Rockwell Automation \u0219i rus\u0103 Fastwel. De asemenea, vom studia solu\u021biile universale care nu sunt legate de un anumit produc\u0103tor, cum ar fi EtherCAT \u0219i CAN.\u00a0<\/p>\n

<\/p>\n

La sf\u00e2r\u0219itul articolului va fi un tabel comparativ cu caracteristicile protocoalelor EtherCAT, POWERLINK, PROFINET, EtherNet\/IP \u0219i ModbusTCP.<\/p>\n

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

Nu am inclus \u00een prezentare protocoalele PRP, HSR, OPC UA \u0219i altele, deoarece pe Habr exist\u0103 deja articole excelente ale colegilor no\u0219tri ingineri care se ocup\u0103 cu dezvoltarea sistemelor de automatizare industrial\u0103. De exemplu, \u201eProtocoalele de rezervare \u201ef\u0103r\u0103 \u00eentreruperi\u201d PRP \u0219i HSR\u201d<\/a><\/noindex> \u0219i \u201eGateway-uri pentru protocoalele industriale de schimb pe Linux. Construie\u0219te-\u021bi singur\u201d<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

<\/p>\n

Pentru \u00eenceput, s\u0103 definim terminologia: Industrial Ethernet = re\u021bea industrial\u0103, Fieldbus = autobuz de c\u00e2mp. \u00cen automatizarea industrial\u0103 rus\u0103, se \u00eent\u00e2mpl\u0103 confuzii \u00een terminologie, \u00een leg\u0103tur\u0103 cu autobuzul de c\u00e2mp \u0219i re\u021beaua industrial\u0103 de nivel inferior. Adesea aceste termeni sunt combinate \u00eentr-un singur concept vag de \u201enivel inferior\u201d, care este denumit at\u00e2t autobuz de c\u00e2mp, c\u00e2t \u0219i autobuz de nivel inferior, de\u0219i poate s\u0103 nu fie un autobuz deloc. <\/p>\n

Why is that?<\/b>Aceast\u0103 confuzie se datoreaz\u0103, cel mai probabil, faptului c\u0103 \u00een multe controllere moderne, conexiunea modulelor de intrare-ie\u0219ire este adesea realizat\u0103 cu ajutorul unui panou comun (eng. backplane) sau autobuz fizic. Asta \u00eenseamn\u0103 c\u0103 sunt utilizate anumite contacte \u0219i conectori de autobuz pentru a reuni mai multe module \u00eentr-o unitate unic\u0103. Dar aceste unit\u0103\u021bi, la r\u00e2ndul lor, pot fi conectate \u00eentre ele at\u00e2t printr-o re\u021bea industrial\u0103, c\u00e2t \u0219i printr-un autobuz de c\u00e2mp. \u00cen terminologia de vest exist\u0103 o distinc\u021bie clar\u0103: o re\u021bea este o re\u021bea, un autobuz este un autobuz. Prima este desemnat\u0103 termenului Industrial Ethernet, iar a doua - Fieldbus. \u00cen acest articol, se propune utilizarea termenilor \u201ere\u021bea industrial\u0103\u201d \u0219i \u201eautobuz de c\u00e2mp\u201d, respectiv.<\/p>\n

Standardul re\u021belei industriale EtherCAT, dezvoltat de compania Beckhoff<\/h2>\n

<\/p>\n

Protocolul \u0219i re\u021beaua industrial\u0103 EtherCAT sunt, f\u0103r\u0103 \u00eendoial\u0103, unele dintre cele mai rapide modalit\u0103\u021bi de transmitere a datelor \u00een sistemele de automatizare de ast\u0103zi. Re\u021beaua EtherCAT este utilizat\u0103 cu succes \u00een sistemele de automatizare distribuit\u0103, unde nodurile interac\u021bionante sunt dispuse pe distan\u021be mari.<\/p>\n

<\/p>\n

Protocolul EtherCAT utilizeaz\u0103 cadre Ethernet standard pentru a-\u0219i transmite telegram\u0103, astfel c\u0103 se p\u0103streaz\u0103 compatibilitatea cu orice echipament Ethernet standard \u0219i, \u00een esen\u021b\u0103, primirea \u0219i transmiterea datelor pot fi organizate pe orice controler Ethernet, av\u00e2nd software-ul adecvat.<\/p>\n

\"Prezentarea
\nControlerul Beckhoff cu set de module de intrare-ie\u0219ire. Surs\u0103: www.beckhoff.de<\/a><\/noindex><\/i><\/p>\n

Specifica\u021bia protocolului este deschis\u0103 \u0219i disponibil\u0103, dar doar \u00een cadrul asocia\u021biei de dezvoltare \u2014 EtherCAT Technology Group.<\/p>\n

<\/p>\n

Iat\u0103 cum func\u021bioneaz\u0103 EtherCAT (spectacolul este fascinant, asem\u0103n\u0103tor cu jocul Zuma Inca):<\/p>\n

\n

\r\n \"Reda\u021bi\r\n
<\/div>\r\n <\/div><\/center><\/p>\n

Viteza mare de schimb \u00een acest protocol \u2014 vorbim de unit\u0103\u021bi de microsecunde \u2014 este realizat\u0103 prin faptul c\u0103 dezvoltatorii au renun\u021bat la schimbul prin intermediul telegramelor trimise direct unui dispozitiv specific. \u00cen schimb, \u00een re\u021beaua EtherCAT se trimite o singur\u0103 telegram\u0103, adresat\u0103 tuturor dispozitivelor simultan, fiecare din nodurile subordonate de colectare \u0219i transmisie a informa\u021biilor (numite adesea UCO \u2014 dispozitiv de comunicare cu obiectul) preia \u201e\u00een zbor\u201d datele care \u00eei erau destinate \u0219i introduce \u00een telegram\u0103 datele pe care este preg\u0103tit s\u0103 le ofere pentru schimb. Dup\u0103 aceea, telegrama este trimis\u0103 urm\u0103torului nod subordonat, unde are loc aceea\u0219i opera\u021biune. Dup\u0103 ce a trecut prin toate UCO-urile, telegrama revine la controlerul principal, care, pe baza datelor primite de la dispozitivele subordonate, implementeaz\u0103 logica de control, interac\u021bion\u00e2nd din nou prin telegram\u0103 cu nodurile subordonate, care emit semnalul de control c\u0103tre echipament.<\/p>\n

<\/p>\n

Re\u021beaua EtherCAT poate avea orice topologie, dar, \u00een esen\u021b\u0103, va fi \u00eentotdeauna un inel \u2014 datorit\u0103 utiliz\u0103rii modului duplex complet \u0219i a celor dou\u0103 conectori Ethernet. Astfel, telegrama va fi \u00eentotdeauna transmis\u0103 secven\u021bial fiec\u0103rui dispozitiv de pe magistral\u0103.<\/p>\n

\"Prezentarea
\nReprezentare schematic\u0103 a re\u021belei EtherCAT cu mai multe noduri. Surs\u0103: realpars.com<\/a><\/noindex><\/i><\/p>\n

\u00centr-adev\u0103r, specifica\u021bia EtherCAT nu con\u021bine restric\u021bii la nivel fizic 100Base-TX, astfel \u00eenc\u00e2t implementarea protocolului este posibil\u0103 pe baza liniilor gigabit \u0219i optice.<\/p>\n

<\/p>\n

Re\u021bele industriale deschise \u0219i standarde PROFIBUS\/NIC de la Siemens<\/h2>\n

<\/p>\n

Concernul german Siemens este bine cunoscut pentru controlerele logice programabile (PLC) pe care le utilizeaz\u0103 \u00een \u00eentreaga lume.<\/p>\n

<\/p>\n

Schimbul de date \u00eentre nodurile unui sistem automatizat gestionat de echipamente Siemens se realizeaz\u0103 at\u00e2t printr-un bus de c\u00e2mp numit PROFIBUS, c\u00e2t \u0219i \u00een re\u021beaua industrial\u0103 PROFINET.<\/p>\n

<\/p>\n

Busul PROFIBUS folose\u0219te un cablu special cu dou\u0103 fire \u0219i conectori DB-9. La Siemens este violet, dar \u00een practic\u0103 am \u00eent\u00e2lnit \u0219i alte culori :). Pentru conectarea mai multor noduri, conectorul poate uni dou\u0103 cabluri. De asemenea, acesta dispune de un comutator pentru rezistorul de terminare. Rezistorul de terminare trebuie s\u0103 fie activat pe dispozitivele terminale ale re\u021belei, astfel comunic\u00e2ndu-se c\u0103 acesta este primul sau ultimul dispozitiv, iar dup\u0103 el nu mai exist\u0103 nimic, doar \u00eentuneric \u0219i pustietate (toate rs485 func\u021bioneaz\u0103 astfel). Dac\u0103 pe conectorul intermediar este activat un rezistor, atunci por\u021biunea urm\u0103toare va fi deconectat\u0103.<\/p>\n

\"Prezentarea
\nCablul PROFIBUS cu conectori. Sursa: VIPA ControlsAmerica<\/a><\/noindex><\/i><\/p>\n

\u00cen re\u021beaua PROFINET se folose\u0219te un cablu similar cu pereche r\u0103sucit\u0103, de obicei cu conectori RJ-45, iar cablul este vopsit \u00een verde. Dac\u0103 topologia PROFIBUS este un bus, atunci topologia re\u021belei PROFINET poate fi orice: fie un cerc, fie o stea, fie un arbore, fie un amestec al tuturor.<\/p>\n

\"Prezentarea
\nControler Siemens cu cablu PROFINET conectat. Sursa: w3.siemens.com<\/i><\/p>\n

Exist\u0103 mai multe protocoale de schimb de date pe busul PROFIBUS \u0219i \u00een re\u021beaua PROFINET.<\/p>\n

<\/p>\n

Pentru PROFIBUS:<\/p>\n

<\/p>\n

    \n
  1. PROFIBUS DP \u2013 implementarea acestui protocol presupune comunicarea cu dispozitive subordonate \u00eendep\u0103rtate, \u00een cazul PROFINET acestui protocol \u00eei corespunde protocolul PROFINET IO.<\/li>\n
  2. PROFIBUS PA \u2013 este practic acela\u0219i cu PROFIBUS DP, dar este folosit pentru versiuni de date \u0219i alimentare rezistente la explozie (analogia PROFIBUS DP cu alte propriet\u0103\u021bi fizice). P\u00e2n\u0103 \u00een prezent, pentru PROFINET nu exist\u0103 un protocol rezistent la explozie analog cu PROFIBUS.<\/li>\n
  3. PROFIBUS FMS \u2013 este destinat schimbului de date cu sisteme de la al\u021bi produc\u0103tori care nu pot utiliza PROFIBUS DP. Analogia PROFIBUS FMS \u00een re\u021beaua PROFINET este protocolul PROFINET CBA.<\/li>\n<\/ol>\n

    <\/p>\n

    Pentru PROFINET:<\/p>\n

    <\/p>\n

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

      <\/p>\n

      Protocolul PROFINET IO se \u00eemparte \u00een mai multe clase:<\/p>\n

      <\/p>\n