🥇ทบทวนโปรโตคอลสมัยใหม่ในระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม

ในสิ่งพิมพ์ก่อนหน้านี้ เราได้พูดคุยเกี่ยวกับวิธีการทำงานของบัสและโปรโตคอลในระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม ครั้งนี้เราจะมุ่งเน้นไปที่โซลูชั่นการทำงานที่ทันสมัย: เราจะดูว่าโปรโตคอลใดบ้างที่ใช้ในระบบทั่วโลก ลองพิจารณาเทคโนโลยีของบริษัทเยอรมัน Beckhoff และ Siemens, B&R ของออสเตรีย, American Rockwell Automation และ Fastwel ของรัสเซีย นอกจากนี้เรายังจะศึกษาโซลูชันสากลที่ไม่เชื่อมโยงกับผู้ผลิตรายใดรายหนึ่ง เช่น EtherCAT และ CAN

ในตอนท้ายของบทความจะมีตารางเปรียบเทียบกับคุณลักษณะของโปรโตคอล EtherCAT, POWERLINK, PROFINET, EtherNet/IP และ ModbusTCP

เราไม่ได้รวม PRP, HSR, OPC UA และโปรโตคอลอื่นๆ ในการทบทวน เนื่องจาก มีบทความดีๆ เกี่ยวกับ Habré อยู่แล้วโดยเพื่อนวิศวกรของเราที่กำลังพัฒนาระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม ตัวอย่างเช่น, “PRP และ HSR โปรโตคอลความซ้ำซ้อนที่ “ไร้รอยต่อ” и “เกตเวย์ของโปรโตคอลการแลกเปลี่ยนทางอุตสาหกรรมบน Linux ประกอบเอง".

ขั้นแรก เรามานิยามคำศัพท์กันก่อน: Industrial Ethernet = เครือข่ายอุตสาหกรรม, Fieldbus = ฟิลด์บัส ในระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมของรัสเซีย มีความสับสนในแง่ที่เกี่ยวข้องกับฟิลด์บัสและเครือข่ายอุตสาหกรรมระดับล่าง บ่อยครั้งที่คำเหล่านี้รวมกันเป็นแนวคิดเดียวที่คลุมเครือเรียกว่า "ระดับล่าง" ซึ่งเรียกว่าทั้งฟิลด์บัสและบัสระดับย่อย แม้ว่ามันอาจจะไม่ใช่บัสเลยก็ตาม

ทำไมเป็นเช่นนั้นความสับสนนี้น่าจะเกิดจากการที่ตัวควบคุมสมัยใหม่จำนวนมาก การเชื่อมต่อโมดูล I/O มักจะดำเนินการโดยใช้แบ็คเพลนหรือฟิสิคัลบัส นั่นคือหน้าสัมผัสบัสและตัวเชื่อมต่อบางตัวใช้เพื่อรวมโมดูลหลายตัวไว้ในยูนิตเดียว แต่ในทางกลับกัน โหนดดังกล่าวสามารถเชื่อมต่อถึงกันได้ด้วยเครือข่ายอุตสาหกรรมและฟิลด์บัส ในคำศัพท์ทางตะวันตกมีการแบ่งแยกที่ชัดเจน: เครือข่ายคือเครือข่าย บัสก็คือบัส อันแรกถูกกำหนดโดยคำว่า Industrial Ethernet ส่วนอันที่สองกำหนดโดย Fieldbus บทความนี้เสนอให้ใช้คำว่า "เครือข่ายอุตสาหกรรม" และคำว่า "ฟิลด์บัส" สำหรับแนวคิดเหล่านี้ ตามลำดับ

มาตรฐานเครือข่ายอุตสาหกรรม EtherCAT พัฒนาโดย Beckhoff

โปรโตคอล EtherCAT และเครือข่ายอุตสาหกรรมอาจเป็นหนึ่งในวิธีการส่งข้อมูลที่เร็วที่สุดในระบบอัตโนมัติในปัจจุบัน เครือข่าย EtherCAT ประสบความสำเร็จในการใช้งานในระบบอัตโนมัติแบบกระจาย โดยโหนดที่มีการโต้ตอบจะถูกแยกออกจากกันในระยะทางไกล

โปรโตคอล EtherCAT ใช้เฟรมอีเทอร์เน็ตมาตรฐานในการส่งโทรเลข ดังนั้นจึงยังคงเข้ากันได้กับอุปกรณ์อีเธอร์เน็ตมาตรฐานใดๆ และในความเป็นจริง การรับและส่งข้อมูลสามารถจัดระเบียบได้บนตัวควบคุมอีเทอร์เน็ตใดๆ ก็ตาม โดยมีซอฟต์แวร์ที่เหมาะสม

คอนโทรลเลอร์ Beckhoff พร้อมชุดโมดูล I/O แหล่งที่มา: www.beckhoff.de

ข้อกำหนดโปรโตคอลเปิดและพร้อมใช้งาน แต่อยู่ภายในกรอบของสมาคมการพัฒนา - EtherCAT Technology Group เท่านั้น

นี่คือวิธีการทำงานของ EtherCAT (เป็นภาพที่น่าหลงใหล เช่นเดียวกับเกม Zuma Inca):

ความเร็วในการแลกเปลี่ยนที่สูงในโปรโตคอลนี้ - และเราสามารถพูดคุยเกี่ยวกับหน่วยไมโครวินาที - เกิดขึ้นได้เนื่องจากนักพัฒนาปฏิเสธที่จะแลกเปลี่ยนโดยใช้โทรเลขที่ส่งโดยตรงไปยังอุปกรณ์เฉพาะ แต่จะมีการส่งโทรเลขหนึ่งรายการไปยังเครือข่าย EtherCAT ซึ่งส่งไปยังอุปกรณ์ทั้งหมดในเวลาเดียวกัน แต่ละโหนดทาสสำหรับการรวบรวมและส่งข้อมูล (มักเรียกว่า OSO - อุปกรณ์สื่อสารวัตถุ) นำมาจากมัน "ทันที" ข้อมูลที่มีไว้เพื่อมันและแทรกข้อมูลที่เขาพร้อมที่จะแลกเปลี่ยนลงในโทรเลข จากนั้นโทรเลขจะถูกส่งไปยังโหนดทาสถัดไปซึ่งมีการดำเนินการเดียวกันเกิดขึ้น หลังจากผ่านอุปกรณ์ควบคุมทั้งหมดแล้ว โทรเลขจะถูกส่งกลับไปยังตัวควบคุมหลัก ซึ่งใช้ตรรกะการควบคุมตามข้อมูลที่ได้รับจากอุปกรณ์ทาส และโต้ตอบอีกครั้งผ่านโทรเลขกับโหนดทาส ซึ่งจะส่งสัญญาณควบคุมไปที่ อุปกรณ์.

เครือข่าย EtherCAT สามารถมีโทโพโลยีใดก็ได้ แต่โดยพื้นฐานแล้วมันจะเป็นวงแหวนเสมอ - เนื่องจากการใช้โหมดฟูลดูเพล็กซ์และตัวเชื่อมต่ออีเทอร์เน็ตสองตัว ด้วยวิธีนี้ โทรเลขจะถูกส่งตามลำดับไปยังอุปกรณ์แต่ละชิ้นบนรถบัสเสมอ

การแสดงแผนผังของเครือข่าย Ethercat ที่มีหลายโหนด แหล่งที่มา: realpars.com

อย่างไรก็ตาม ข้อกำหนด EtherCAT ไม่มีข้อจำกัดเกี่ยวกับฟิสิคัลเลเยอร์ 100Base-TX ดังนั้นการใช้งานโปรโตคอลจึงเป็นไปได้ตามกิกะบิตและสายออปติคัล

เครือข่ายอุตสาหกรรมแบบเปิดและมาตรฐาน PROFIBUS/NET จาก Siemens

ข้อกังวลของชาวเยอรมัน Siemens เป็นที่รู้จักมายาวนานในเรื่องของตัวควบคุมลอจิกแบบตั้งโปรแกรมได้ (PLC) ซึ่งใช้กันทั่วโลก

การแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างโหนดของระบบอัตโนมัติที่ควบคุมโดยอุปกรณ์ของ Siemens ดำเนินการทั้งผ่านฟิลด์บัสที่เรียกว่า PROFIBUS และในเครือข่ายอุตสาหกรรม PROFINET

บัส PROFIBUS ใช้สายเคเบิลสองคอร์พิเศษพร้อมขั้วต่อ DB-9 Siemens มีสีม่วง แต่เราเคยเห็นยี่ห้ออื่นในทางปฏิบัติแล้ว :) ในการเชื่อมต่อหลายโหนด ตัวเชื่อมต่อสามารถเชื่อมต่อสายเคเบิลสองเส้นได้ นอกจากนี้ยังมีสวิตช์สำหรับตัวต้านทานขั้วต่ออีกด้วย จะต้องเปิดตัวต้านทานเทอร์มินัลที่อุปกรณ์ปลายทางของเครือข่ายซึ่งบ่งชี้ว่านี่คืออุปกรณ์แรกหรือสุดท้ายและหลังจากนั้นไม่มีอะไรเลย มีเพียงความมืดและความว่างเปล่า (rs485 ทั้งหมดทำงานเช่นนี้) หากคุณเปิดตัวต้านทานบนขั้วต่อระดับกลาง ส่วนต่อไปนี้จะถูกปิด

สาย PROFIBUS พร้อมขั้วต่อเชื่อมต่อ แหล่งที่มา: VIPA Controlsอเมริกา

เครือข่าย PROFINET ใช้สายคู่บิดเกลียวแบบอะนาล็อก โดยปกติจะใช้ขั้วต่อ RJ-45 สายเคเบิลจะเป็นสีเขียว หากโทโพโลยีของ PROFIBUS เป็นบัส โทโพโลยีของเครือข่าย PROFINET อาจเป็นอะไรก็ได้: วงแหวน ดาว ต้นไม้ หรือทุกสิ่งรวมกัน

คอนโทรลเลอร์ Siemens พร้อมสาย PROFINET ที่เชื่อมต่ออยู่ ที่มา: w3.siemens.com

มีโปรโตคอลการสื่อสารหลายแบบบน PROFIBUS บัสและในเครือข่าย PROFINET

สำหรับ PROFIBUS:

PROFIBUS DP - การใช้งานโปรโตคอลนี้เกี่ยวข้องกับการสื่อสารกับอุปกรณ์ทาสระยะไกล ในกรณีของ PROFINET โปรโตคอลนี้จะสอดคล้องกับโปรโตคอล PROFINET IO
PROFIBUS PA โดยพื้นฐานแล้วเหมือนกับ PROFIBUS DP ซึ่งใช้สำหรับการถ่ายโอนข้อมูลและแหล่งจ่ายไฟในเวอร์ชันป้องกันการระเบิดเท่านั้น (คล้ายกับ PROFIBUS DP ที่มีคุณสมบัติทางกายภาพที่แตกต่างกัน) สำหรับ PROFINET ยังไม่มีโปรโตคอลป้องกันการระเบิดที่คล้ายกับ PROFIBUS
PROFIBUS FMS - ออกแบบมาเพื่อการแลกเปลี่ยนข้อมูลจากผู้ผลิตรายอื่นที่ไม่สามารถใช้ PROFIBUS DP อะนาล็อก PROFIBUS FMS ในเครือข่าย PROFINET คือโปรโตคอล PROFINET CBA

สำหรับโปรฟิเน็ต:

โปรฟิเน็ต IO;
โปรฟิเน็ต CBA

โปรโตคอล PROFINET IO แบ่งออกเป็นหลายคลาส:

PROFINET NRT (ไม่ใช่เรียลไทม์) - ใช้ในแอปพลิเคชันที่พารามิเตอร์กำหนดเวลาไม่สำคัญ ใช้โปรโตคอลการถ่ายโอนข้อมูล Ethernet TCP/IP เช่นเดียวกับ UDP/IP
PROFINET RT (เรียลไทม์) - ที่นี่การแลกเปลี่ยนข้อมูล I/O ดำเนินการโดยใช้เฟรมอีเธอร์เน็ต แต่ข้อมูลการวินิจฉัยและการสื่อสารยังคงถ่ายโอนผ่าน UDP/IP
PROFINET IRT (Isochronous Real Time) - โปรโตคอลนี้ได้รับการพัฒนาโดยเฉพาะสำหรับแอปพลิเคชันควบคุมการเคลื่อนไหว และรวมถึงขั้นตอนการถ่ายโอนข้อมูลแบบ Isochronous

สำหรับการนำ PROFINET IRT hard real-time protocol ไปใช้นั้น สำหรับการสื่อสารกับอุปกรณ์ระยะไกลนั้น จะแยกช่องทางการแลกเปลี่ยนออกเป็นสองช่องทาง: แบบไอโซโครนัสและแบบอะซิงโครนัส ช่องสัญญาณแบบไอโซโครนัสที่มีความยาวรอบการแลกเปลี่ยนคงที่ใช้การซิงโครไนซ์สัญญาณนาฬิกาและส่งข้อมูลตามเวลาสำคัญ ส่วนโทรเลขระดับที่สองใช้สำหรับการส่ง ระยะเวลาการส่งข้อมูลในช่องสัญญาณ isochronous ไม่เกิน 1 มิลลิวินาที

ช่องทางอะซิงโครนัสส่งข้อมูลที่เรียกว่าเรียลไทม์ ซึ่งได้รับการแก้ไขผ่านที่อยู่ MAC เช่นกัน นอกจากนี้ ข้อมูลการวินิจฉัยและข้อมูลเสริมต่างๆ จะถูกส่งผ่าน TCP/IP แน่นอนว่าข้อมูลแบบเรียลไทม์หรือข้อมูลอื่นๆ ที่น้อยกว่านั้นไม่สามารถขัดขวางวงจรไอโซโครนัสได้

ชุดฟังก์ชัน PROFINET IO เพิ่มเติมไม่จำเป็นสำหรับระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมทุกระบบ ดังนั้นโปรโตคอลนี้จึงได้รับการปรับขนาดสำหรับโครงการเฉพาะ โดยคำนึงถึงระดับการปฏิบัติตามข้อกำหนดหรือระดับความสอดคล้อง: CC-A, CC-B, CC-CC คลาสการปฏิบัติตามข้อกำหนดทำให้คุณสามารถเลือกอุปกรณ์ภาคสนามและส่วนประกอบแกนหลักที่มีฟังก์ชันการทำงานขั้นต่ำที่จำเป็นได้

ที่มา: บทเรียนมหาวิทยาลัย PROFINET

โปรโตคอลการแลกเปลี่ยนที่สองในเครือข่าย PROFINET - PROFINET CBA - ใช้เพื่อจัดระเบียบการสื่อสารทางอุตสาหกรรมระหว่างอุปกรณ์จากผู้ผลิตหลายราย หน่วยการผลิตหลักในระบบ IAS คือเอนทิตีบางอย่างที่เรียกว่าส่วนประกอบ ส่วนประกอบนี้มักจะเป็นกลุ่มของชิ้นส่วนเครื่องกล ไฟฟ้า และอิเล็กทรอนิกส์ของอุปกรณ์หรือการติดตั้ง รวมถึงซอฟต์แวร์แอปพลิเคชันที่เกี่ยวข้อง สำหรับแต่ละส่วนประกอบ จะมีการเลือกโมดูลซอฟต์แวร์ซึ่งมีคำอธิบายที่สมบูรณ์ของอินเทอร์เฟซของส่วนประกอบนี้ตามข้อกำหนดของมาตรฐาน PROFINET หลังจากนั้นโมดูลซอฟต์แวร์เหล่านี้จะถูกใช้เพื่อแลกเปลี่ยนข้อมูลกับอุปกรณ์

โปรโตคอล B&R อีเธอร์เน็ต POWERLINK

โปรโตคอล Powerlink ได้รับการพัฒนาโดยบริษัท B&R ของออสเตรียในช่วงต้นทศวรรษ 2000 นี่เป็นการนำโปรโตคอลแบบเรียลไทม์ไปใช้นอกเหนือจากมาตรฐานอีเทอร์เน็ต ข้อกำหนดโปรโตคอลมีให้และเผยแพร่อย่างอิสระ

เทคโนโลยี Powerlink ใช้สิ่งที่เรียกว่ากลไกการสำรวจแบบผสม เมื่อการโต้ตอบทั้งหมดระหว่างอุปกรณ์ถูกแบ่งออกเป็นหลายขั้นตอน ข้อมูลที่สำคัญโดยเฉพาะจะถูกส่งในขั้นตอนการแลกเปลี่ยนแบบไอโซโครนัสซึ่งมีการกำหนดค่าเวลาตอบสนองที่ต้องการ ข้อมูลที่เหลือจะถูกส่งในเฟสอะซิงโครนัสทุกครั้งที่เป็นไปได้

ตัวควบคุม B&R พร้อมชุดโมดูล I/O ที่มา: br-automation.com

เดิมทีโปรโตคอลนี้ถูกนำมาใช้บนเลเยอร์ฟิสิคัล 100Base-TX แต่ต่อมาก็มีการพัฒนาการใช้งานแบบกิกะบิต

โปรโตคอล Powerlink ใช้กลไกการกำหนดเวลาการสื่อสาร เครื่องหมายหรือข้อความควบคุมบางอย่างจะถูกส่งไปยังเครือข่าย โดยช่วยในการพิจารณาว่าอุปกรณ์ใดที่ได้รับอนุญาตให้แลกเปลี่ยนข้อมูลในปัจจุบัน มีอุปกรณ์เพียงเครื่องเดียวเท่านั้นที่สามารถเข้าถึงการแลกเปลี่ยนได้ในแต่ละครั้ง

การแสดงแผนผังของเครือข่าย Ethernet POWERLINK ที่มีหลายโหนด

ในเฟสไอโซโครนัส ตัวควบคุมการโพลจะส่งคำขอตามลำดับไปยังแต่ละโหนดที่ต้องการรับข้อมูลสำคัญ

เฟสไอโซโครนัสจะดำเนินการตามที่กล่าวไว้แล้ว โดยมีรอบเวลาที่สามารถปรับได้ ในขั้นตอนการแลกเปลี่ยนแบบอะซิงโครนัส จะใช้สแต็กโปรโตคอล IP ตัวควบคุมจะร้องขอข้อมูลที่ไม่สำคัญจากโหนดทั้งหมด ซึ่งจะส่งการตอบสนองเมื่อเข้าถึงเพื่อส่งไปยังเครือข่าย อัตราส่วนเวลาระหว่างเฟสไอโซโครนัสและเฟสอะซิงโครนัสสามารถปรับได้ด้วยตนเอง

โปรโตคอล Ethernet/IP ของ Rockwell Automation

โปรโตคอล EtherNet/IP ได้รับการพัฒนาโดยการมีส่วนร่วมอย่างแข็งขันของบริษัท Rockwell Automation ในอเมริกาในปี 2000 ใช้สแต็ก TCP และ UDP IP และขยายสำหรับแอปพลิเคชันระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม ส่วนที่สองของชื่อ ซึ่งตรงกันข้ามกับความเชื่อที่นิยม ไม่ได้หมายถึง Internet Protocol แต่เป็น Industrial Protocol UDP IP ใช้สแต็กการสื่อสาร CIP (Common Interface Protocol) ซึ่งใช้ในเครือข่าย ControlNet/DeviceNet เช่นกัน และใช้งานบน TCP/IP

ข้อกำหนด EtherNet/IP เปิดเผยต่อสาธารณะและเผยแพร่โดยเสรี โทโพโลยีเครือข่ายอีเทอร์เน็ต/IP สามารถกำหนดได้ตามใจชอบ และรวมถึงวงแหวน สตาร์ ทรี หรือบัส

นอกเหนือจากฟังก์ชันมาตรฐานของโปรโตคอล HTTP, FTP, SMTP, EtherNet/IP แล้ว ยังใช้การถ่ายโอนข้อมูลที่มีความสำคัญด้านเวลาระหว่างตัวควบคุมการโพลและอุปกรณ์ I/O การส่งข้อมูลที่ไม่มีความสำคัญด้านเวลานั้นจัดทำโดยแพ็กเก็ต TCP และการส่งข้อมูลการควบคุมแบบวนแบบตามเวลาที่สำคัญจะดำเนินการผ่านโปรโตคอล UDP

ในการซิงโครไนซ์เวลาในระบบแบบกระจาย EtherNet/IP จะใช้โปรโตคอล CIPsync ซึ่งเป็นส่วนขยายของโปรโตคอลการสื่อสาร CIP

การแสดงแผนผังของเครือข่ายอีเทอร์เน็ต/IP ที่มีหลายโหนดและการเชื่อมต่อของอุปกรณ์ Modbus แหล่งที่มา: www.icpdas.com.tw

เพื่อให้การตั้งค่าเครือข่าย EtherNet/IP ง่ายขึ้น อุปกรณ์อัตโนมัติมาตรฐานส่วนใหญ่จะมาพร้อมกับไฟล์การกำหนดค่าที่กำหนดไว้ล่วงหน้า

การใช้งานโปรโตคอล FBUS ที่ Fastwel

เราคิดมานานแล้วว่าจะรวม บริษัท Fastwel ของรัสเซียไว้ในรายการนี้พร้อมกับการใช้งานโปรโตคอลอุตสาหกรรม FBUS ในประเทศหรือไม่ แต่จากนั้นเราก็ตัดสินใจเขียนสองสามย่อหน้าเพื่อให้เข้าใจถึงความเป็นจริงของการทดแทนการนำเข้าได้ดีขึ้น

มีการใช้งานจริงของ FBUS สองแบบ หนึ่งในนั้นคือบัสที่โปรโตคอล FBUS ทำงานบนมาตรฐาน RS485 นอกจากนี้ยังมีการใช้งาน FBUS ในเครือข่ายอีเธอร์เน็ตอุตสาหกรรม

FBUS แทบจะเรียกได้ว่าเป็นโปรโตคอลความเร็วสูงไม่ได้ เวลาตอบสนองอย่างมากขึ้นอยู่กับจำนวนของโมดูล I/O บนบัสและพารามิเตอร์การแลกเปลี่ยน โดยทั่วไปจะอยู่ในช่วง 0,5 ถึง 10 มิลลิวินาที โหนดทาส FBUS หนึ่งโหนดสามารถมีโมดูล I/O ได้เพียง 64 โมดูลเท่านั้น สำหรับฟิลด์บัส ความยาวสายเคเบิลต้องไม่เกิน 1 เมตร ดังนั้นเราจึงไม่ได้พูดถึงระบบแบบกระจาย หรือค่อนข้างเป็นเช่นนั้น แต่เฉพาะเมื่อใช้เครือข่าย FBUS อุตสาหกรรมผ่าน TCP/IP เท่านั้น ซึ่งหมายถึงเวลาในการโพลเพิ่มขึ้นหลายครั้ง สามารถใช้สายต่อพ่วงบัสเพื่อเชื่อมต่อโมดูล ซึ่งช่วยให้จัดวางโมดูลในตู้ระบบอัตโนมัติได้สะดวก

คอนโทรลเลอร์ Fastwel พร้อมโมดูล I/O ที่เชื่อมต่ออยู่ แหล่งที่มา: วิศวกรรมควบคุม รัสเซีย

รวมทั้งหมด: วิธีการใช้ทั้งหมดนี้ในทางปฏิบัติในระบบควบคุมกระบวนการอัตโนมัติ

โดยปกติแล้ว โปรโตคอลการถ่ายโอนข้อมูลทางอุตสาหกรรมสมัยใหม่ประเภทต่างๆ นั้นยิ่งใหญ่กว่าที่เราอธิบายไว้ในบทความนี้มาก บางส่วนเชื่อมโยงกับผู้ผลิตรายใดรายหนึ่ง บางส่วนเป็นสากล เมื่อพัฒนาระบบควบคุมกระบวนการอัตโนมัติ (APCS) วิศวกรจะเลือกโปรโตคอลที่เหมาะสมที่สุด โดยคำนึงถึงงานและข้อจำกัดเฉพาะ (ทางเทคนิคและงบประมาณ)

หากเราพูดถึงความแพร่หลายของโปรโตคอลการแลกเปลี่ยนใดๆ เราสามารถจัดทำแผนภาพของบริษัทได้ HMS Networks ABซึ่งแสดงให้เห็นส่วนแบ่งการตลาดของเทคโนโลยีการแลกเปลี่ยนต่างๆ ในเครือข่ายอุตสาหกรรม

ที่มา: HMS Networks AB

ดังที่เห็นในแผนภาพ PRONET และ PROFIBUS จาก Siemens ครองตำแหน่งผู้นำ

ที่น่าสนใจคือเมื่อ 6 ปีที่แล้ว 60% ของตลาดถูกครอบครองโดยโปรโตคอล PROFINET และ Ethernet/IP.

ตารางด้านล่างมีข้อมูลสรุปเกี่ยวกับโปรโตคอลการแลกเปลี่ยนที่อธิบายไว้ พารามิเตอร์บางตัว เช่น ประสิทธิภาพ จะแสดงในรูปแบบนามธรรม: สูง / ต่ำ สามารถดูการเทียบเท่าเชิงตัวเลขได้ในบทความการวิเคราะห์ประสิทธิภาพ

อีเธอร์แคท

พาวเวอร์ลิงค์

กำไร

EtherNet / IP

ModbusTCP

ชั้นทางกายภาพ

100/1000 ฐาน-TX

ระดับข้อมูล

ช่องสัญญาณ (เฟรมอีเธอร์เน็ต)

ช่องสัญญาณ (เฟรมอีเธอร์เน็ต) เครือข่าย/การขนส่ง (TCP/IP)

เครือข่าย/การขนส่ง(TCP/IP)

การสนับสนุนแบบเรียลไทม์

มี

ไม่

การปฏิบัติ

สูง

IRT – สูง RT – ปานกลาง

เฉลี่ย

ต่ำ

ความยาวสายเคเบิลระหว่างโหนด

100m

100ม./2กม

100m

ขั้นตอนการโอน

ไม่

แบบไอโซโครนัส + แบบอะซิงโครนัส

IRT - แบบ isochronous + แบบอะซิงโครนัส, RT - แบบอะซิงโครนัส

ไม่

จำนวนโหนด

65535

240

ข้อจำกัดเครือข่าย TCP/IP

ความละเอียดการชนกัน

โทโพโลยีแบบวงแหวน

การซิงโครไนซ์นาฬิกา, ขั้นตอนการส่งสัญญาณ

โทโพโลยีแบบวงแหวน ขั้นตอนการส่งข้อมูล

สวิตช์โทโพโลยีแบบดาว

แลกเปลี่ยนร้อน

ไม่

มี

ขึ้นอยู่กับการนำไปปฏิบัติ

ต้นทุนอุปกรณ์

ต่ำ

สูง

เฉลี่ย

ต่ำ

พื้นที่การใช้งานของโปรโตคอลการแลกเปลี่ยนที่อธิบายไว้ ฟิลด์บัส และเครือข่ายอุตสาหกรรมมีความหลากหลายมาก จากอุตสาหกรรมเคมีและยานยนต์ไปจนถึงเทคโนโลยีการบินและอวกาศและการผลิตอิเล็กทรอนิกส์ โปรโตคอลการแลกเปลี่ยนความเร็วสูงเป็นที่ต้องการในระบบกำหนดตำแหน่งแบบเรียลไทม์สำหรับอุปกรณ์ต่างๆ และในหุ่นยนต์

คุณทำงานกับโปรโตคอลใดและคุณนำไปใช้ที่ไหน? แบ่งปันประสบการณ์ของคุณในความคิดเห็น 🙂

ที่มา: will.com

การทบทวนระเบียบการสมัยใหม่ในระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม