{"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\/sv\/blog\/news\/obzor-sovremennyh-protokolov-v-sistemah-promavtomatiki","title":{"rendered":"\u00d6versikt \u00f6ver moderna protokoll i industriell automation","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

\"\u00d6versikt
\n<\/p>\n

I den tidigare publikationen<\/a><\/noindex> ber\u00e4ttade vi om hur bussar och protokoll fungerar inom industriell automation. Denna g\u00e5ng fokuserar vi p\u00e5 moderna arbetsl\u00f6sningar: vi kommer att titta p\u00e5 vilka protokoll som anv\u00e4nds i system v\u00e4rlden \u00f6ver. Vi kommer att \u00f6verv\u00e4ga teknologier fr\u00e5n de tyska f\u00f6retagen Beckhoff och Siemens, det \u00f6sterrikiska B&R, det amerikanska Rockwell Automation och det ryska Fastwel. Vi kommer ocks\u00e5 att studera universella l\u00f6sningar som inte \u00e4r bundna till en specifik tillverkare, s\u00e5som EtherCAT och CAN.\u00a0<\/p>\n

<\/p>\n

I slutet av artikeln kommer det att finnas en j\u00e4mf\u00f6rande tabell med egenskaper f\u00f6r protokollen EtherCAT, POWERLINK, PROFINET, EtherNet\/IP och ModbusTCP.<\/p>\n

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

Vi inkluderade inte protokollen PRP, HSR, OPC UA och andra i \u00f6versikten, eftersom det redan finns utm\u00e4rkta artiklar fr\u00e5n v\u00e5ra kollegor inom ingenj\u00f6rsvetenskap p\u00e5 Habr\u00e9, som arbetar med utveckling av system f\u00f6r industriell automation. Till exempel, \u00abProtokollen f\u00f6r 'felfri' redundans PRP och HSR\u00bb<\/a><\/noindex> och \u00abGr\u00e4nssnitt f\u00f6r industriella protokoll p\u00e5 Linux. Bygg sj\u00e4lv\u00bb<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

<\/p>\n

F\u00f6rst definierar vi terminologin: Industrial Ethernet = industriellt n\u00e4tverk, Fieldbus = f\u00e4ltbuss. Inom rysk industriell automation uppst\u00e5r ofta f\u00f6rvirring kring termer som r\u00f6r f\u00e4ltbussar och industriella n\u00e4tverk av l\u00e4gre niv\u00e5. Ofta kombineras dessa termer till ett vagt begrepp \"l\u00e4gre niv\u00e5\" som kallas b\u00e5de f\u00e4ltbuss och buss av l\u00e4gre niv\u00e5, \u00e4ven om det kanske inte ens \u00e4r en buss. <\/p>\n

Varf\u00f6r s\u00e5?<\/b>S\u00e5dan f\u00f6rvirring beror troligen p\u00e5 att i m\u00e5nga moderna styrsystem g\u00f6rs anslutningen mellan in- och utg\u00e5ngsmoduler ofta med hj\u00e4lp av en backplane eller en fysisk buss. Det vill s\u00e4ga, vissa busskontakter och kontakter anv\u00e4nds f\u00f6r att sammanfoga flera moduler till en enhet. Men s\u00e5dana enheter kan i sin tur kopplas samman antingen med industriella n\u00e4tverk eller f\u00e4ltbussar. Inom v\u00e4sterl\u00e4ndsk terminologi finns en tydlig \u00e5tskillnad: n\u00e4tverk \u00e4r n\u00e4tverk, buss \u00e4r buss. Det f\u00f6rsta betecknas med termen Industrial Ethernet, det andra med Fieldbus. I artikeln f\u00f6resl\u00e5s att dessa begrepp ska ben\u00e4mnas som \"industriellt n\u00e4tverk\" och \"f\u00e4ltbuss\" respektive.<\/p>\n

Standarden f\u00f6r det industriella n\u00e4tverket EtherCAT, utvecklad av f\u00f6retaget Beckhoff<\/h2>\n

<\/p>\n

EtherCAT-protokollet och industriellt n\u00e4tverk \u00e4r en av de snabbaste metoderna f\u00f6r datatransmission i automationssystem idag. EtherCAT-n\u00e4tverket anv\u00e4nds framg\u00e5ngsrikt i distribuerade automationssystem d\u00e4r de interagerande noderna \u00e4r spridda \u00f6ver stora avst\u00e5nd.<\/p>\n

<\/p>\n

EtherCAT-protokollet anv\u00e4nder standardiserade Ethernet-ramar f\u00f6r att \u00f6verf\u00f6ra sina telegram, vilket s\u00e4kerst\u00e4ller kompatibilitet med vilken standard Ethernet-utrustning som helst och i stort sett kan mottagning och \u00f6verf\u00f6ring av data organiseras p\u00e5 vilken Ethernet-kontroller som helst, f\u00f6rutsatt att r\u00e4tt programvara finns.<\/p>\n

\"\u00d6versikt
\nBeckhoff-kontroller med en upps\u00e4ttning in- och utg\u00e5ngsmoduler. K\u00e4lla: www.beckhoff.de<\/a><\/noindex><\/i><\/p>\n

Protokollets specifikation \u00e4r \u00f6ppen och tillg\u00e4nglig, men endast inom ramen f\u00f6r utvecklingsf\u00f6reningen \u2014 EtherCAT Technology Group.<\/p>\n

<\/p>\n

S\u00e5 h\u00e4r fungerar EtherCAT (en fascinerande upplevelse, som att spela Zuma Inca):<\/p>\n

\n

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

Den h\u00f6ga hastigheten p\u00e5 \u00f6verf\u00f6ringen i detta protokoll \u2013 talar om enheter av mikrosekunder \u2013 uppn\u00e5s genom att utvecklarna avstod fr\u00e5n att utbyta telegram som skickas direkt till specifika enheter. Ist\u00e4llet riktas ett enda telegram till alla enheter samtidigt i EtherCAT-n\u00e4tverket; varje underordnad nod av informationsinsamlings- och \u00f6verf\u00f6ringssystemet (\u00e4ven kallad U\u0421O \u2013 enhet f\u00f6r kommunikation med objekt) plockar 'under flygning' de data som var avsedda f\u00f6r den och s\u00e4tter in i telegrammet de data som den \u00e4r beredd att erbjuda f\u00f6r utbyte. Efter detta skickas telegrammet till n\u00e4sta underordnade nod d\u00e4r samma operation \u00e4ger rum. N\u00e4r telegrammet har passerat alla U\u0421O, \u00e5terg\u00e5r det till huvudkontrollern, som baserat p\u00e5 de mottagna data fr\u00e5n underordnade enheter, implementerar styrlogiken och interagerar \u00e5terigen via telegrammet med underordnade noder, som ger en styrsignal till utrustningen.<\/p>\n

<\/p>\n

EtherCAT-n\u00e4tverket kan ha vilken topologi som helst, men i grunden kommer det alltid att vara ett ring \u2014 p\u00e5 grund av anv\u00e4ndningen av full duplex-l\u00e4ge och tv\u00e5 Ethernet-portar. P\u00e5 s\u00e5 s\u00e4tt kommer telegrammet alltid att \u00f6verf\u00f6ras sekventiellt till varje enhet p\u00e5 bussen.<\/p>\n

\"\u00d6versikt
\nSchematisk representation av Ethercat-n\u00e4tverket med flera noder. K\u00e4lla: realpars.com<\/a><\/noindex><\/i><\/p>\n

Observera att EtherCAT-specifikationen inte inneh\u00e5ller begr\u00e4nsningar f\u00f6r fysiska niv\u00e5er som 100Base-TX, s\u00e5 genomf\u00f6randet av protokollet \u00e4r m\u00f6jligt baserat p\u00e5 Gigabit- och optiska linjer.<\/p>\n

<\/p>\n

\u00d6ppna industriella n\u00e4tverk och PROFIBUS\/NBT-standarder fr\u00e5n Siemens<\/h2>\n

<\/p>\n

Den tyska koncernen Siemens \u00e4r l\u00e4nge k\u00e4nd f\u00f6r sina programmerbara logiska styrsystem (PLC), som anv\u00e4nds \u00f6ver hela v\u00e4rlden.<\/p>\n

<\/p>\n

Datautbyte mellan noder i ett automatiserat system under kontroll av Siemens-utrustning realiseras b\u00e5de via en f\u00e4ltbuss som kallas PROFIBUS och i det industriella n\u00e4tverket PROFINET.<\/p>\n

<\/p>\n

PROFIBUS-bussen anv\u00e4nder en speciell tv\u00e5ledars kabel med DB-9-kontakter. Hos Siemens \u00e4r den lila, men vi har praktiskt sett sett andra ocks\u00e5 :). F\u00f6r att ansluta flera noder kan kontakten sammanfoga tv\u00e5 kablar. Det finns ocks\u00e5 en str\u00f6mbrytare f\u00f6r terminatorresistorn. Terminatorresistorn m\u00e5ste aktiveras p\u00e5 de slutliga enheterna i n\u00e4tverket, vilket anger att detta \u00e4r den f\u00f6rsta eller sista enheten, och efter den finns det ingenting mer, bara m\u00f6rker och tomhet (alla rs485 fungerar p\u00e5 detta s\u00e4tt). Om man aktiverar resistorn p\u00e5 en mellanliggande kontakt kommer n\u00e4sta avsnitt att kopplas bort.<\/p>\n

\"\u00d6versikt
\nPROFIBUS-kabel med anslutande kontakter. K\u00e4lla: VIPA ControlsAmerika<\/a><\/noindex><\/i><\/p>\n

I PROFINET-n\u00e4tverket anv\u00e4nds en liknande tvinnad par-kabel, vanligtvis med RJ-45-kontakter, och kabeln \u00e4r gr\u00f6n. Om PROFIBUS-topologin \u00e4r en buss, kan PROFINET-n\u00e4tverkets topologi vara vad som helst: en ring, en stj\u00e4rna, ett tr\u00e4d, eller alla kombinationer.<\/p>\n

\"\u00d6versikt
\nSiemens-kontroller med ansluten PROFINET-kabel. K\u00e4lla: w3.siemens.com<\/i><\/p>\n

Det finns flera kommunikationsprotokoll f\u00f6r PROFIBUS-bussen och PROFINET-n\u00e4tverket.<\/p>\n

<\/p>\n

F\u00f6r PROFIBUS:<\/p>\n

<\/p>\n

    \n
  1. PROFIBUS DP - genomf\u00f6rande av detta protokoll inneb\u00e4r kommunikation med avl\u00e4gsna underordnade enheter, f\u00f6r PROFINET motsvarar detta protokoll PROFINET IO.<\/li>\n
  2. PROFIBUS PA - \u00e4r i princip samma som PROFIBUS DP, men anv\u00e4nds f\u00f6r explosionss\u00e4kra versioner av data\u00f6verf\u00f6ring och str\u00f6mf\u00f6rs\u00f6rjning (analog till PROFIBUS DP med olika fysiska egenskaper). Det finns f\u00f6r n\u00e4rvarande inget explosionss\u00e4kert protokoll i PROFINET som \u00e4r analogt med PROFIBUS.<\/li>\n
  3. PROFIBUS FMS - \u00e4r avsett f\u00f6r datautbyte med system fr\u00e5n andra tillverkare, som inte kan anv\u00e4nda PROFIBUS DP. Motsvarigheten till PROFIBUS FMS i PROFINET-n\u00e4tverket \u00e4r PROFINET CBA-protokollet.<\/li>\n<\/ol>\n

    <\/p>\n

    F\u00f6r PROFINET:<\/p>\n

    <\/p>\n

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

      <\/p>\n

      PROFINET IO-protokollet delas upp i flera klasser:<\/p>\n

      <\/p>\n