дар бораи чй тавр кор кардани автобусхо ва протоколхо дар автоматикунонии саноат сухан ронд. Ин дафъа мо ба қарорҳои муосири корӣ тамаркуз хоҳем кард: мо дида мебароем, ки кадом протоколҳо дар системаҳои саросари ҷаҳон истифода мешаванд. Биёед технологияҳои ширкатҳои олмонии Beckhoff ва Siemens, B&R-и Австрия, Rockwell Automation-и Амрико ва Фаствели русиро баррасӣ кунем. Мо инчунин қарорҳои универсалиро меомӯзем, ки ба як истеҳсолкунандаи мушаххас вобаста нестанд, ба монанди EtherCAT ва CAN.
Дар охири мақола ҷадвали муқоисавӣ бо хусусиятҳои протоколҳои EtherCAT, POWERLINK, PROFINET, EtherNet/IP ва ModbusTCP мавҷуд аст.
Мо протоколҳои PRP, HSR, OPC UA ва дигаронро дар барраси дохил накардаем, зеро Дар бораи онҳо аллакай мақолаҳои олиҷаноб дар бораи Ҳабре мавҷуданд, ки муҳандисони ҳамкасбони мо, ки системаҳои автоматикунонии саноатиро таҳия мекунанд. Барои намуна, и .
Аввалан, биёед истилоҳотро муайян кунем: Industrial Ethernet = шабакаи саноатӣ, Fieldbus = автобуси саҳроӣ. Дар автоматизатсияи саноатии Русия нофаҳмиҳо дар робита бо автобуси саҳроӣ ва шабакаи саноатии сатҳи поёнӣ вуҷуд дорад. Аксар вақт ин истилоҳҳо ба як мафҳуми ягона ва норавшан бо номи "сатҳи поёнӣ" муттаҳид мешаванд, ки онро ҳам автобуси фельдшӣ ва ҳам автобуси зерсатҳи меноманд, гарчанде ки он умуман автобус набошад.
Чаро ин тавр аст?Эҳтимол ин нофаҳмиҳо аз он сабаб аст, ки дар бисёре аз контроллерҳои муосир, пайвасти модулҳои I/O аксар вақт бо истифода аз қафо ё автобуси ҷисмонӣ амалӣ карда мешавад. Яъне, алоқаҳо ва пайвасткунакҳои автобус барои муттаҳид кардани якчанд модулҳо дар як воҳиди ягона истифода мешаванд. Аммо ин гуна гиреххо, дар навбати худ, хам тавассути сети саноатй ва хам тавассути автобуси сахрой ба хам пайваст карда мешаванд. Дар истилоҳоти ғарбӣ тақсимоти равшан вуҷуд дорад: шабака шабака аст, автобус автобус аст. Якум бо истилоҳи Industrial Ethernet, дуюмаш аз ҷониби Fieldbus таъин шудааст. Дар мақола пешниҳод шудааст, ки барои ин мафҳумҳо истилоҳи “шабакаи саноатӣ” ва истилоҳи “автобуси саҳроӣ” истифода шаванд.
Стандарти шабакаи саноатии EtherCAT, ки аз ҷониби Beckhoff таҳия шудааст
Протоколи EtherCAT ва шабакаи саноатӣ шояд яке аз усулҳои зудтарини интиқоли маълумот дар системаҳои автоматикунонии имрӯза бошад. Шабакаи EtherCAT дар системаҳои автоматикунонии тақсимшуда бомуваффақият истифода мешавад, ки дар он гиреҳҳои мутақобила дар масофаи дур аз ҳам ҷудо карда мешаванд.
Протоколи EtherCAT барои интиқоли телеграммаҳои худ чаҳорчӯбаҳои стандартии Ethernet-ро истифода мебарад, аз ин рӯ он бо ҳама гуна таҷҳизоти стандартии Ethernet мувофиқ мемонад ва воқеан, қабул ва интиқоли маълумотро дар ҳама гуна контроллерҳои Ethernet ташкил кардан мумкин аст, ба шарте ки нармафзори мувофиқ мавҷуд бошад.
Назоратчии Бекхофф бо маҷмӯи модулҳои I/O. Сарчашма:
Мушаххасоти протокол кушода ва дастрас аст, аммо танҳо дар доираи ассотсиатсияи рушд - EtherCAT Technology Group.
Ин аст, ки чӣ тавр EtherCAT кор мекунад (тамошо ҳайратовар аст, ба монанди бозии Zuma Inca):
Суръати баланди мубодила дар ин протокол - ва мо метавонем дар бораи воҳидҳои микросонияҳо сухан гӯем - аз сабаби он, ки таҳиягарон аз мубодилаи телеграммаҳои мустақим ба дастгоҳи мушаххас фиристодашуда худдорӣ карданд, амалӣ карда мешавад. Ба ҷои ин, як телеграмма ба шабакаи EtherCAT фиристода мешавад, ки дар як вақт ба ҳамаи дастгоҳҳо муроҷиат мекунад, ҳар як гиреҳи ғуломӣ барои ҷамъоварӣ ва интиқоли иттилоот (онҳоро аксар вақт OSO - дастгоҳи алоқаи объектӣ меноманд) аз он "дар парвоз" мегирад. маълумоте, ки барои он пешбинй шуда буд ва дар телеграмма маълумотхоеро дохил мекунад, ки вай барои мубодила тайёр аст. Пас аз он телеграмма ба гиреҳи навбатӣ фиристода мешавад, ки дар он ҷо ҳамон амалиёт сурат мегирад. Пас аз гузаштан аз тамоми дастгоҳҳои идоракунӣ, телеграмма ба контролери асосӣ баргардонида мешавад, ки дар асоси маълумотҳои аз дастгоҳҳои ғулом гирифташуда мантиқи идоракуниро амалӣ намуда, боз тавассути телеграмма бо гиреҳҳои ғуломӣ, ки сигнали назоратӣ медиҳанд тачхизот.
Шабакаи EtherCAT метавонад ҳама гуна топология дошта бошад, аммо дар асл он ҳамеша ҳалқа хоҳад буд - аз ҳисоби истифодаи ҳолати пурраи дуплекс ва ду пайвасткунаки Ethernet. Хамин тавр телеграмма ба хар дастгохи автобус хамеша пай дар пай фиристода мешавад.
Намоиши схемавии шабакаи Ethercat бо гиреҳҳои сершумор. Сарчашма:
Дар омади гап, мушаххасоти EtherCAT дар қабати физикии 100Base-TX маҳдудият надорад, бинобар ин татбиқи протокол дар асоси хатҳои гигабитӣ ва оптикӣ имконпазир аст.
Шабакаҳои кушоди саноатӣ ва стандартҳои PROFIBUS/NET аз Siemens
Концерни олмонии Siemens кайҳо боз бо контроллерҳои барномарезишавандаи мантиқии худ (PLC), ки дар тамоми ҷаҳон истифода мешаванд, маъруф аст.
Мубодилаи маълумот байни гиреҳҳои системаи автоматие, ки аз ҷониби таҷҳизоти Siemens идора мешавад, ҳам тавассути автобуси саҳроӣ бо номи PROFIBUS ва ҳам дар шабакаи саноатии PROFINET амалӣ карда мешавад.
Дар автобуси PROFIBUS кабели махсуси ду ядроӣ бо пайвасткунакҳои DB-9 истифода мешавад. Siemens онро дар арғувон дорад, аммо мо дигаронро дар амал дидаем :). Барои пайваст кардани гиреҳҳои сершумор, пайвасткунанда метавонад ду кабелро пайваст кунад. Он инчунин барои муқовимати терминал дорад. Муқовимати терминал бояд дар дастгоҳҳои охири шабака фурӯзон карда шавад, ки ин дастгоҳи аввалин ё охирин аст ва пас аз он ҳеҷ чиз нест, танҳо торикӣ ва холӣ вуҷуд дорад (ҳамаи rs485s ҳамин тавр кор мекунанд). Агар шумо резисторро дар васлаки мобайнӣ даргиронед, қисмати зерини он хомӯш карда мешавад.
Сими PROFIBUS бо пайвасткунакҳои пайвасткунанда. Сарчашма:
Шабакаи PROFINET сими ҷуфти каҷшудаи аналогиро истифода мебарад, одатан бо пайвасткунакҳои RJ-45, сими сабз ранги сабз дорад. Агар топологияи PROFIBUS автобус бошад, пас топологияи шабакаи PROFINET метавонад ҳама чиз бошад: ҳалқа, ситора, дарахт ё ҳама чиз дар якҷоягӣ.
Назорати Siemens бо сими пайвастшудаи PROFINET. Манбаъ: w3.siemens.com
Дар автобуси PROFIBUS ва шабакаи PROFINET якчанд протоколҳои муошират мавҷуданд.
Барои PROFIBUS:
- PROFIBUS DP - амалисозии ин протокол иртибот бо дастгоҳҳои ғуломи дурдаст дар бар мегирад; дар мавриди PROFINET, ин протокол ба протоколи PROFINET IO мувофиқат мекунад.
- PROFIBUS PA аслан бо PROFIBUS DP якхела аст, танҳо барои версияҳои аз таркиш тобовар интиқоли додаҳо ва таъминоти барқ истифода мешавад (аналог ба PROFIBUS DP бо хосиятҳои физикии гуногун). Барои PROFINET, протоколи аз таркиш тобовар монанд ба PROFIBUS ҳанӯз вуҷуд надорад.
- PROFIBUS FMS - барои мубодилаи маълумот бо системаҳои истеҳсолкунандагони дигар, ки PROFIBUS DP-ро истифода бурда наметавонанд, пешбинӣ шудааст. Аналоги PROFIBUS FMS дар шабакаи PROFINET протоколи PROFINET CBA мебошад.
Барои PROFINET:
- PROFINET IO;
- PROFINET CBA.
Протоколи PROFINET IO ба якчанд синфҳо тақсим мешавад:
- PROFINET NRT (ғайривоқеӣ) - дар барномаҳое истифода мешавад, ки параметрҳои вақт муҳим нестанд. Он протоколи интиқоли додаҳои Ethernet TCP/IP ва инчунин UDP/IP-ро истифода мебарад.
- PROFINET RT (ваќти воќеї) - дар ин љо мубодилаи додањои воридотї ва баромад бо истифода аз чорчӯбаи Ethernet амалӣ карда мешавад, аммо маълумоти ташхисӣ ва иртиботӣ то ҳол тавассути UDP/IP интиқол дода мешавад.
- PROFINET IRT (Isochronous Time Real Time) - Ин протокол махсус барои барномаҳои идоракунии ҳаракат таҳия шудааст ва марҳилаи интиқоли изохронии маълумотро дар бар мегирад.
Дар мавриди татбиқи протоколи сахти вақти воқеӣ PROFINET IRT, барои иртибот бо дастгоҳҳои дурдаст он ду канали мубодиларо фарқ мекунад: изохронӣ ва асинхронӣ. Канали изохронӣ бо дарозии собит сикли мубодила синхронизатсияи соатро истифода мебарад ва маълумоти муҳими вақтро интиқол медиҳад; телеграммаҳои дараҷаи дуюм барои интиқол истифода мешаванд. Давомнокии интиқол дар канали изохронӣ аз 1 миллисония зиёд нест.
Канали асинхронӣ маълумоти ба истилоҳ вақти воқеиро интиқол медиҳад, ки онҳо инчунин тавассути суроғаи MAC муроҷиат мекунанд. Илова бар ин, иттилооти гуногуни ташхисӣ ва ёрирасон тавассути TCP/IP интиқол дода мешавад. Албатта, на маълумоти воқеии вақти воқеӣ, на камтар аз маълумоти дигар, албатта, наметавонад давраи изохрониро қатъ кунад.
Маҷмӯи васеи функсияҳои PROFINET IO барои ҳар як системаи автоматикунонии саноатӣ лозим нест, аз ин рӯ ин протокол барои як лоиҳаи мушаххас бо назардошти синфҳои мутобиқат ё синфҳои мутобиқат миқёс карда мешавад: CC-A, CC-B, CC-CC. Синфҳои мутобиқат ба шумо имкон медиҳанд, ки дастгоҳҳои саҳроӣ ва ҷузъҳои асосиро бо ҳадди ақали функсияҳои зарурӣ интихоб кунед.
Манбаъ:
Протоколи дуюми мубодила дар шабакаи PROFINET - PROFINET CBA - барои ташкили алоқаи саноатӣ байни таҷҳизоти истеҳсолкунандагони гуногун истифода мешавад. Воҳиди асосии истеҳсолӣ дар системаҳои IAS як ҷузъи муайяне мебошад, ки ҷузъ номида мешавад. Ин ҷузъ одатан маҷмӯаи қисмҳои механикӣ, барқӣ ва электронии дастгоҳ ё насб, инчунин нармафзори дахлдори барномавӣ мебошад. Барои ҳар як ҷузъ модули нармафзор интихоб карда мешавад, ки дорои тавсифи пурраи интерфейси ин ҷузъ мувофиқи талаботи стандарти PROFINET мебошад. Пас аз он ин модулҳои нармафзор барои мубодилаи маълумот бо дастгоҳҳо истифода мешаванд.
Протоколи B&R Ethernet POWERLINK
Протоколи Powerlink аз ҷониби ширкати австриягии B&R дар аввали солҳои 2000-ум таҳия шудааст. Ин як амали дигари протоколи вақти воқеӣ дар болои стандарти Ethernet мебошад. Мушаххасоти протокол дастрас аст ва ба таври ройгон паҳн карда мешавад.
Технологияи Powerlink механизми овоздиҳии омехтаро истифода мебарад, вақте ки тамоми таъсири байни дастгоҳҳо ба якчанд марҳила тақсим мешавад. Маълумоти махсусан муҳим дар марҳилаи мубодилаи изохронӣ интиқол дода мешавад, ки барои онҳо вақти зарурии вокуниш танзим карда мешавад; маълумоти боқимонда то ҳадди имкон дар марҳилаи асинхронӣ интиқол дода мешавад.
Назоратчии B & R бо маҷмӯи I / O модулҳои. Манбаъ: br-automation.com
Протокол дар аввал дар болои қабати физикии 100Base-TX амалӣ карда шуд, аммо баъдтар татбиқи гигабит таҳия карда шуд.
Протоколи Powerlink механизми банақшагирии муоширатро истифода мебарад. Ба шабака аломати муайян ё паёми назоратӣ фиристода мешавад, ки бо ёрии он муайян карда мешавад, ки кадоме аз дастгоҳҳо айни замон барои табодули маълумот иҷозат доранд. Дар як вақт танҳо як дастгоҳ метавонад ба мубодила дастрасӣ дошта бошад.
Намоиши схемавии шабакаи Ethernet POWERLINK бо гиреҳҳои сершумор.
Дар марҳилаи изохронӣ, контролери овоздиҳӣ пайдарпай ба ҳар як гиреҳ дархост мефиристад, ки аз он бояд маълумоти муҳимро қабул кунад.
Марҳилаи изохронӣ, тавре ки аллакай зикр гардид, бо вақти танзимшавандаи давра иҷро карда мешавад. Дар марҳилаи асинхронии мубодила, стек протоколи IP истифода мешавад, контроллер аз ҳама гиреҳҳо маълумоти ғайримуқаррариро дархост мекунад, ки ҳангоми дастрасӣ ба интиқол ба шабака посух мефиристанд. Таносуби вақт байни фазаҳои изохронӣ ва асинхронӣ метавонад дастӣ танзим карда шавад.
Протоколи Rockwell Automation Ethernet/IP
Протоколи EtherNet/IP бо иштироки фаъолонаи ширкати амрикоии Rockwell Automation соли 2000 таҳия шудааст. Он стеки IP-и TCP ва UDP-ро истифода мебарад ва онро барои барномаҳои автоматикунонии саноатӣ васеъ мекунад. Қисми дуюми ном, бар хилофи эътиқоди маъмул, маънои Протоколи Интернет нест, балки Протоколи саноатӣ дорад. UDP IP стеки коммуникатсионӣ CIP (Common Interface Protocol) -ро истифода мебарад, ки он инчунин дар шабакаҳои ControlNet/DeviceNet истифода мешавад ва дар болои TCP/IP амалӣ карда мешавад.
Мушаххасоти EtherNet/IP ба таври оммавӣ дастрас ва озодона дастрас аст. Топологияи шабакаи Ethernet/IP метавонад ихтиёрӣ бошад ва ҳалқа, ситора, дарахт ё автобусро дар бар гирад.
Илова ба вазифаҳои стандартии протоколҳои HTTP, FTP, SMTP, EtherNet/IP, он интиқоли маълумоти муҳими вақтро байни контролери овоздиҳӣ ва дастгоҳҳои воридотӣ / баромад амалӣ мекунад. Интиқоли маълумоти ғайримуқаррарӣ аз ҷониби бастаҳои TCP таъмин карда мешавад ва интиқоли вақти муҳими маълумоти назорати даврӣ тавассути протоколи UDP амалӣ карда мешавад.
Барои ҳамоҳангсозии вақт дар системаҳои тақсимшуда, EtherNet/IP протоколи CIPsync-ро истифода мебарад, ки тамдиди протоколи алоқаи CIP мебошад.
Намоиши схемавии шабакаи Ethernet/IP бо якчанд гиреҳ ва пайвасти дастгоҳҳои Modbus. Сарчашма:
Барои содда кардани танзими шабакаи EtherNet/IP, аксари дастгоҳҳои автоматикунонии стандартӣ бо файлҳои конфигуратсияи пешакӣ муайяншуда меоянд.
Татбиқи протоколи FBUS дар Fastwel
Мо муддати тӯлонӣ фикр мекардем, ки оё ширкати русии Fastwel-ро бо татбиқи дохилии протоколи саноатии FBUS ба ин рӯйхат дохил кунем, аммо пас аз он тасмим гирифтем, ки барои беҳтар дарки воқеиятҳои воридотивазкунӣ чанд параграф нависем.
Ду амалисозии физикии FBUS вуҷуд дорад. Яке аз онҳо автобусест, ки дар он протоколи FBUS дар болои стандарти RS485 кор мекунад. Илова бар ин, татбиқи FBUS дар шабакаи саноатии Ethernet вуҷуд дорад.
FBUS-ро ба душворӣ протоколи баландсуръат номидан мумкин нест; вақти вокуниш сахт аз шумораи модулҳои вуруд ва баромад дар автобус ва параметрҳои мубодила вобаста аст; он одатан аз 0,5 то 10 миллисонияро ташкил медиҳад. Як гиреҳи ғуломи FBUS метавонад танҳо 64 модули воридот ва баромадро дар бар гирад. Барои фельдбус, дарозии кабел аз 1 метр зиёд буда наметавонад, бинобар ин мо дар бораи системаҳои тақсимшуда сухан намегӯем. Дурусттараш, ин кор мекунад, аммо танҳо ҳангоми истифодаи шабакаи саноатии FBUS тавассути TCP/IP, ки маънои чанд маротиба зиёд шудани вақти овоздиҳиро дорад. Симхои дарозкунии автобусро барои пайваст кардани модулхо истифода бурдан мумкин аст, ки ин имкон медихад, ки модулхо дар кабинети автоматиконй чойгир карда шаванд.
Назорати Fastwel бо модулҳои пайвастшудаи I/O. Сарчашма:
Ҳамагӣ: чӣ тавр ҳамаи ин дар амалия дар системаҳои автоматии идоракунии равандҳо истифода мешавад
Табиист, ки навъҳои гуногуни протоколҳои интиқоли маълумотҳои саноатӣ нисбат ба мо дар ин мақола хеле зиёданд. Баъзеҳо ба истеҳсолкунандаи мушаххас вобастаанд, баъзеҳо, баръакс, универсалӣ мебошанд. Ҳангоми таҳияи системаҳои автоматии идоракунии равандҳо (APCS), муҳандис протоколҳои оптималиро бо назардошти вазифаҳо ва маҳдудиятҳои мушаххас (техникӣ ва буҷетӣ) интихоб мекунад.
Агар мо дар бораи паҳншавии як протоколи мубодилаи мушаххас сухан ронем, мо метавонем диаграммаи ширкатро пешниҳод кунем Шабакаҳои HMS AB, ки ҳиссаи бозорҳои технологияҳои мубодилаи гуногунро дар шабакаҳои саноатӣ нишон медиҳад.
Манбаъ:
Тавре ки дар диаграмма дида мешавад, PRONET ва PROFIBUS аз Siemens мавқеъҳои пешқадамро ишғол мекунанд.
Ҷолиб он аст, ки 6 сол пеш .
Дар ҷадвали зер маълумоти ҷамъбастӣ оид ба протоколҳои мубодилаи тавсифшуда мавҷуданд. Баъзе параметрҳо, масалан, иҷроиш, бо истилоҳҳои абстрактӣ ифода карда мешаванд: баланд / паст. Эквивалентҳои рақамиро дар мақолаҳои таҳлили фаъолият пайдо кардан мумкин аст.
|
|
EtherCAT
|
POWERLINK
|
PROFINET
|
Ethernet/IP
|
ModbusTCP
|
|
Қабати физикӣ
|
100/1000 BASE-TX
|
100/1000 BASE-TX
|
100/1000 BASE-TX
|
100/1000 BASE-TX
|
100/1000 BASE-TX
|
|
Сатҳи маълумот
|
Канал (чорчӯбаҳои Ethernet)
|
Канал (чорчӯбаҳои Ethernet)
|
Канал (чаҳорчӯбаҳои Ethernet), шабака/нақлиёт (TCP/IP)
|
Шабака/Нақлиёт (TCP/IP)
|
Шабака/Нақлиёт (TCP/IP)
|
|
Дастгирии вақти воқеӣ
|
он
|
он
|
он
|
он
|
нест
|
|
Маҳсулнокӣ
|
Высокая
|
Высокая
|
IRT - баланд, RT - миёна
|
Миёна
|
Пурра
|
|
Дарозии кабел байни гиреҳҳо
|
100м
|
100м/2км
|
100м
|
100м
|
100м
|
|
Марҳилаҳои интиқол
|
нест
|
Изохронӣ + асинхронӣ
|
IRT – изохронӣ + асинхронӣ, RT – асинхронӣ
|
нест
|
нест
|
|
Шумораи гиреҳҳо
|
65535
|
240
|
Маҳдудияти шабакаи TCP/IP
|
Маҳдудияти шабакаи TCP/IP
|
Маҳдудияти шабакаи TCP/IP
|
|
Ҳалли бархӯрд
|
Топологияи ҳалқа
|
Синхронизатсияи соат, марҳилаҳои интиқол
|
Топологияи ҳалқа, марҳилаҳои интиқол
|
Гузаришҳо, топологияи ситораҳо
|
Гузаришҳо, топологияи ситораҳо
|
|
Свопи гарм
|
нест
|
он
|
он
|
он
|
Вобаста ба ичрои
|
|
Арзиши таҷҳизот
|
Пурра
|
Пурра
|
Высокая
|
Миёна
|
Пурра
|
Самтҳои татбиқи протоколҳои мубодилаи тасвиршуда, фельдбусҳо ва шабакаҳои саноатӣ хеле гуногунанд. Аз саноати кимиё ва мошинсозӣ то технологияи кайҳонӣ ва истеҳсоли электроника. Протоколҳои мубодилаи баландсуръат дар системаҳои ҷойгиркунии вақти воқеӣ барои дастгоҳҳои гуногун ва робототехника талабот доранд.
Шумо бо кадом протоколҳо кор мекардед ва онҳоро дар куҷо истифода бурдед? Таҷрибаи худро дар шарҳҳо мубодила кунед. 🙂
Манбаъ: will.com