Komunikacijski protokoli koji se koriste u sustavu industrijskog upravljanja IC -ovi uvelike variraju između industrije, regija i dobavljača.
1 elektroenergetska industrija
1.1 iec 60870-5
IEC 60870-5 vjerojatno je najpopularniji međunarodni protokol za automatizaciju trafostanica. U Sjedinjenim Državama to je funkcionalni ekvivalent DNP3, koji koristi dijelove IEC 60870-5 za pružanje osnove za sloj podataka podataka. Razvijeni su brojni popratni standardi, uključujući sljedeće:
IEC 60870-5-101: Za elektroenergetske sustave koji se odnose na daljinsko upravljanje i daljinsku zaštitu, protokol prijevoza komunikacije s nadzorom i upravljačkim funkcijama IEC 60870-5-103: transportni protokol za postizanje interoperabilnosti između sigurnosnih zaštitnih uređaja i sustava upravljanja sustavom podstanice IEC 60870-5-104: je produžetak IEC {3. Uključuje varijacije u transportu, mreži, vezama i fizičkim slojevima i apartmanima za povezivanje s TCP/IP i drugim transportima (ISDN, X.25 relej okvira itd.) IEC 60870-5 tipični komunikacijski medij uključuje Ethernet i serijski, s tipičnim lukama 2404/UDP i 2404/TC.
1.2 Distribuirani mrežni protokol 3. 0 (DNP3)
DNP3 se široko koristi u Sjevernoj Americi, prvenstveno kao zamjena za IEC 60870-5 obitelj protokola. Razvijen je kao serijski protokol početkom 1990 -ih, ali danas postoje i verzije varijanti UDP/IP i TCP/IP. Postoje mnoge sličnosti između DNP3 i IEC 60870-5, kao što je nekoliko članova IEC 60870-5 odbora za izradu razvoja da bi postao poznat u procesu D. 60870-5 vrlo su slični u sloju podataka podataka, ali gornji slojevi protokola su različiti.
DNP3 se prvenstveno koristi u sjevernoameričkoj elektroenergetskoj industriji, ali protokol je također probio industriju vode i otpadnih voda. Prema istraživanju istraživanja Newton-Evans, više od polovice električnih komunalnih usluga Sjeverne Amerike koristilo je UDP/IP ili TCP/IP varijante verzije DNP3 protokola u 2008. godini.
Istraživači trenutno razvijaju proširenja sigurnosti na DNP3 za koje se očekuje da će pružiti šifriranje veza i ključne usluge upravljanja.
Tipični komunikacijski medij za DNP3 protokol uključuju Ethernet i serijske veze, a portovi koje DNP3 obično koriste su 20000/UDP, 20000/TCP, 19999/UDP i 19999/TCP.
1.3 Fondacija FieldBus (Foundation FieldBus)
Protokol zaklade FieldBus glavni je protokol FieldBus u različitim industrijskim procesima. Prvenstveno se koristi za automatizaciju procesa/tvornice, a raspoređen je u raznim instalacijama, uključujući kontrolu elektrane/generatora i kontrolu proizvodnje poluvodiča.Fieldbus Komunikacijski mediji uključuju upleteni par i optiku vlakana. Tipični priključci uključuju 1089/UDP, 1089/TCP, 1090/UDP, 1090/TCP, 1091/UDP i 1091/TCP.
Javni popis uređaja koji podržavaju protokol zaklade zaklade dostupan je na web mjestu FieldBus Foundation. Članovi FieldBus Fondacije uključuju više od 350 vodećih kontrolnih sustava i dobavljača instrumentacije, kao i brojne krajnje korisnike.
1.4 Protokol komunikacije u centru za međusobno upravljanje (ICCP)
ICCP (IEC 60870-6/TASE.2) koristi se za komunikaciju između kontrolnih centara, prvenstveno u elektroenergetskoj industriji. U SAD-u se ICCP mreže često koriste za koordinaciju komunalnih poduzeća-obično komunalije s prijenosnim operacijama, poput prijenosa, distribucije i elektrana u različitim regijama, gdje se povezivanje pružatelja usluga u tim različitim regijama može koristiti za koordinaciju unosa i izlaza energije između različitih regija.iccp obično koristi port 102/TCP.
1.5 Modbus protokol
Modbus je najpopularniji kontrolni protokol u svim poljima zbog svoje jednostavnosti upotrebe, besplatne preuzimanja i implementacije bez naknade.
Inteligentni uređaji poput PLC -a i releja često koriste Modbus protokol ili njegove varijante za komunikaciju s jednostavnim uređajima kao što su udaljeni RTU. Pored standardnog protokola ModBus, Modbus + jedna je od najraširenijih varijanti. Popis članova Modbusa (tvrtke i programeri koji pripadaju grupi Modbus Developers) dostupan je na web stranici Modbus. Ovaj popis uključuje kratak opis pojedinih članova i proizvoda koje proizvodi svaki član. Navedeni su i popis dobavljača Modbusa, popis modbus opreme i popis tvrtki koje nude usluge integracije sustava Modbus.
Postoji nekoliko modbus varijanti, Modbus RTU je otvoreni standard, binarni kodirani protokol koji omogućava komunikaciju preko serijske veze, Modbus ASCII je otvoreni standard, ASCII kodirani protokol koji podržava serijske veze, a ModBus/TCP je Otvoreni standard i objedinjuju TCP u TCP u RTU -u. Modbus/TCP otvoren je standard koji kapsulira modbus RTU korisni opterećenje u TCP paketu s nekim ograničenjima na funkcionalnim kodovima.Modbus/UDP se razlikuje od dobavljača, ali najčešće se modbus prenosi preko UDP-a, ali je prenesena u odnosu na 1Mbps (1Mbps), a prenosi se u UDPKUS +, ali prenosi se u UDPKUS +, ali prenosi se u UDPKUS +, prenosi se u UDPKUS, a pristupanje je prenošena u prolazu u UDPKUS, a prenosi se u UDPKUS, a prenosi se u UDPKUS, a prenosi se u UDPKUS, a prenosi se u UDPKUS, a prenosi se u UDPK-u, a prenosi se, a modbus se prenosi na udp. Vlasnički protokol. Enron (ili Daniels) Modbus je standardni Modbus protokol s proširenjima dobavljača koji tretiraju 32- bitne vrijednosti kao jedan registar umjesto dva.jbus je verzija Modbus protokola s manjim varijacijama adresa.
Tipični komunikacijski mediji za Modbus uključuju Ethernet i serijske portove (RS485 dvožična je vrlo česta) .Modbus obično komunicira na luci 502/TCP.
2 naftna i plinska industrija
Ne postoje očigledni vlasnički protokoli za naftnu i plinsku industriju. Industrija koristi razne protokole kao što su dnp3, iec 60870-5 i modbus. Odjeljak 1 dublje se raspravlja o tim protokolima. Različiti protokoli FieldBus, kao što je temelj Fieldbus protokol Feildbus, također se mogu naći i u mnogim naftnim i plinskim objektima.
Komunikacije u naftnoj i plinskoj industriji često se bežično prenose kako bi PLC -i pružili podatke o protoku i tlaku putem RTU -a i senzora. PLC -ovi upravljaju sigurnosnim i zaštitnim sustavima i sustavima za upravljanje bušotinom. itd.
2.1 dnp3 i iec 60870-5
Rasprava o DNP3 i IEC 60870-5 dana je u odjeljku Power Industry iz odjeljka 5.2. Popis naftnih i plinskih tvrtki koje koriste DNP3 i IEC 60870-5 dostupan je na web stranici Triangle Microworks Inc., gdje se može naći i bijeli papir na protokolima.
Tipični komunikacijski mediji uključuju Ethernet i serijske veze.DNP3 obično koristi portove 20000/UDP, 20000/TCP, 19999/UDP i 19999/TCP, dok IEC 60870-5 obično koristi 2404/UDP i 2404/TCP.
2.2 Modbus protokol
Modbus je popularni kontrolni protokol u sektoru nafte i plina kako je opisano u opisu Modbusa u odjeljku 5.2. Također je zakladni protokol Fieldbus popularan u petrokemijskom polju.
Tipični komunikacijski mediji uključuju Ethernet i serijske portove (RS485 Dvožična je vrlo česta.) Modbus obično radi na portu 502/TCP.
3 industrija za obradu vode
3.1 DNP3 protokol
Kao što je opisano u opisu DNP3 u odjeljku 5.2, ovaj je protokol također popularan u sektoru obrade vode. Tipični komunikacijski mediji uključuju Ethernet i serijske veze.DNP3 obično koristi portove 20000/UDP, 20000/TCP, 19999/UDP i 19999/TCP.
3.2 Modbus protokol
Kao što je gore spomenuto u opisu Modbusa u odjeljku o elektroenergetskoj industriji, Modbus je popularniji kontrolni protokol u industriji za pročišćavanje vode. Tipični komunikacijski mediji uključuju Ethernet i serijske autobuse.Modbus obično radi na luci 502/TCP.
4 Polje za automatizaciju zgrada
U području automatizacije zgrade, Lonworks (poznat i kao Lontalk ili ANSI/CEA 709.1B) je dominantan komunikacijski protokol, a slijedi ga Dynet i niz drugih komunikacijskih protokola. Tipični komunikacijski mediji uključuju nosač dalekovoda, upleteni par/Ethernet, optiku vlakana i RF. Glavni komunikacijski priključci uključuju 2540/UDP, 2540/TCP, 2541/UDP i 2541/TCP.
4.1 LONWORKS (LONTALK, ili ANSI/CEA 709. 1- b)
Američka kompanija Echelon razvila je mrežnu platformu zasnovanu na Lonwworks protokolu, koja se naziva i platforma LONWORKS. Platforma se koristi u mnogim industrijama, uključujući proizvodnju poluvodiča, sustave za upravljanje rasvjetom, sustave upravljanja energijom, sustave HVAC -a, sigurnosne sustave, automatizaciju kućnih uređaja, kontrolu potrošačkih uređaja, javnu rasvjetu/nadzor ulice i kontrolu benzinske postaje. Titipske primjene za Lonwworks koriste se kao termostat koji provodi s PC -om i PCS -om kroz PC -a preko PLC -a. klima uređaji i ventilacijski sustavi (HVAC).
ISO i IEC odobrili su standardne brojeve kompatibilnosti s platformom Lonworks ISO/IEC 14908-1, -2, -3, i -4 (ANSI/CEA -852). Nekoliko drugih područja primjene. Kina je odobrila Lonworks kao nacionalni kontrolni standard (GB/Z 20177. 1-2006) i kao standard za zgrade i pametne zajednice (GB/T 20299. 4-2006). Vijeće Europskog proizvođača opreme također je usvojilo Lonwworks kao dio svoje kontrole i praćenja domaćih uređaja - Standard specifikacije interoperabilnosti aplikacije.
4.2
Dynet je vlasnički protokol koji je razvio Dynalite (danas u vlasništvu Philips Electronics) .Denet uređaji uključuju vlastite programabilne kontrolere i komuniciraju putem modela točke do točke.
Tipični komunikacijski medij za dynet uključuju Rs -485 serijski sabirnica, rs -232 serijski sabirnicu, ethernet i infracrveni.
4.3 Ostali protokoli
Postoje mnogi drugi protokoli koji se koriste za sustave za izgradnju automatizacije. Najpopularniji uključuju Insteon, X10, Zigbee, X-Wave i KNX/Konnex.
5 Automatizacija procesa (proizvodnja)
Protokoli FieldBus koji dominiraju polje za automatizaciju procesa uključuju Profinet, temelj FieldBus Protocol Fieldbus, te zajednički industrijski protokol CIP i njegovi derivati.ICEC 61158 i IEC 61784 sadrže detaljne opise svakog od glavnih protokola Fieldbus i njihovih varijanta.
5.1 DF1 protokol
DF1 je serijski komunikacijski protokol definiran u dijelovima D1 i F1 protokola ANSI X3.28. Protokol je izvorno razvio Allen-Bradley (danas u vlasništvu Rockwell Automation-a) i obično se koristi kao sredstvo za prijenos programibilnih komunikacijskih naredbi za kontroleru (PCCC) na Allen-Bradley PLCS.
5.2 FONDACIJA FIELDBUS PROTOCOL FIELDBUS
Temelj FieldBus Protocol FieldBus pogodan je za osnovne i napredne modulacijske kontrolne aplikacije, kao i većinu diskretnih scenarija kontrole povezanih s tim funkcijama. Fondacija FieldBus Protocol FieldBus ima dvije implementacije koje rade s različitim brzinama i na različitim mjenjačkim medijima: H1 je najčešća implementacija, obično povezuje uređaje za terene i radi na 31,25 kbps; HSE (velike brzine Ethernet) povezuje računalo domaćina, I/O podsustave, gateways i poljske uređaje, te radi na 100 Mbps. Fondacija Fieldbus Protocol Fieldbus usvojen je kao standard FieldBus u IEC 61804.
5.3 Proces PROFILSBUS PROFTOCOL PROFIBUS
Profibus je razvio njemački odjel za obrazovanje i istraživanje BMBF. Dostupan je u dvije varijante, od kojih je češća varijanta decentralizirani periferni (DP) protokol, koji se obično koristi za komunikaciju između centraliziranih kontrolera i senzora/pokretača, a druga varijanta je protokol za automatizaciju procesa (PA), koji se koristi za upravljanje i kontroliranjem za nadzor i upravljanje mjerenjem. U skladu s IEC 61158-2. Pa isti osnovni komunikacijski protokol kao DP, ali PA djeluje brzinom od 31,25 kpbs. DP i PA mreže mogu se povezati putem spojnice, a DP se koristi kao kralježnica. Protokoli Profibus FieldBus uključeni su u standarde IEC 61158 i IEC 61784.
5.4 Profinet IO protokol
Profinet koncept ima dvije perspektive: Profinet CBA i Profinet IO, a obje mogu komunicirati u istom sabirničkom sustavu. Oni se mogu upravljati pojedinačno ili u kombinaciji, a Podsistem Profinet IO može se koristiti kao Profinet CBA sustav iz druge perspektive.Profinet IO razvijen je za u stvarnom vremenu (RT) i izohronu (IRT) komunikaciju s distribuiranim perifernim uređajima, s ciklusom ili vremenom ciklusa od 10 milisekundi, ili vremenom RT-a. Profinet CBA prikladan je za komunikaciju temeljenu na komponenti putem TCP/IP i za komunikaciju u stvarnom vremenu u modularnom inženjerstvu sustava. Oba načina komunikacijske komunikacije mogu se koristiti paralelno. Profinet CBA ima vremenski raspon reakcije od 100 ms.
Protokol Profinet Fieldbus uključen je u standarde IEC 61158 i IEC 61784.
5,5 CC-Link Protokol
CC-Link je FieldBus protokol koji je Mitsubishi Electric razvio u Japanu i široko prihvatio drugi japanski dobavljači. Trenutno ukupni broj uređaja koji koriste CC-Link prelazi 6 milijuna, koji pokrivaju više od 1, 000 različite uređaje. Industrijski Ethernet pomoću CC-Link protokola može se lako integrirati s konvencionalnim IT mrežama.
Postoje četiri formata CC-Link:
CC-Link CC-Link LT (lagana verzija za uređaje s niskim komunikacijskim zahtjevima) Sigurnost CC-Link (verzija visoke pouzdanosti, u skladu s IEC 61508 SIL3 i ISO 13849-1 CAT 4) CC-LINK IE (industrijska verzija Ethernet-a) Tipični CC-Link komunikacijski medij uključuje iskrivljene pa-pair. Tipični komunikacijski mediji CC-Link uključuju Twisted Pair kabele i optiku vlakana, Udruga partnera CC-Link pruža popis partnera.
5.6 Uobičajeni industrijski protokol (CIP)
Uobičajeni industrijski protokol (CIP) pokušava pružiti jedinstvenu komunikacijsku arhitekturu za cjelokupnu prerađivačku industriju.CIP je objedinjeni protokol sloja aplikacija za protokole kao što su Ethernet/IP, DeviceNet, Componet i Controlnet.CIP sastoji se od kompletnog skupa proizvoda i usluga za prikupljanje, sigurnosnoj sigurnosti, sigurnosti, pokreta za sinkronizaciju, pokreta za sinkronizaciju, sinkronizaciju, sinkronizaciju, sinkronizaciju, sinkronizaciju, sinkronizaciju, sinkronizaciju, sinkronizaciju, sinkronizaciju, sinkronizaciju, sinkronizaciju, sinkronizaciju, sinkronizaciju, pokret, pokret, pokret, pokret, pokret, pokret, pokret, pokret, pokret, pokret, pokret, pokret, pokret, pokret, pokret, pokret, pokret, sintehnonizaciju, sintehnizaciju, sintehnizaciju, sintehronizaciju, motiranje. CIP sadrži skup poruka i usluga za prikupljanje kontrole, sigurnosti, sinkronizacije, kretanja, konfiguracije i drugih informacija iz aplikacija za automatizaciju proizvodnje. Protokolom upravlja Otvoreno udruženje dobavljača DeviceNet (ODVA).
5.7 ControlNet protokol
ControlNET je CIP implementacija koju je razvio Allen-Bradley koja ima ugrađenu podršku za potpuno suvišne kablove veze, a sve su komunikacije čvrsto zakazane za visoki stupanj determinizma.
Fizički sloj ControlNet je ili RG -6 koaksijalni kabel ili optička vlakna pomoću BNC konektora. ControlNet koristi Manchester kodiranje s brzinom sabirnice od 5 Mbps. Sloj veze djeluje na ciklusu koji se zove vrijeme ažuriranja mreže (NUT). Svaka matica ima dvije faze, prva je faza rezervirana za redovite prometne prijenose kako bi se zajamčila mogućnosti prijenosa, a druga faza koristi se za neplanirane prometne prijenose bez ikakvih jamstava. Svaki zajamčeni neplanirani prijenos prometa. Maksimalna veličina okvira za ControlNet je 510 bajtova.
5.8 Protokol DeviceNet
DeviceNet je još jedna CIP implementacija koju je razvio Allen-Bradley.DeviceNet sjedi na vrhu fizičkog sloja kontrolera (CAN) i koristi ControlNet tehnologiju, koja je jeftinija i robusnija od tradicionalnog protokola temeljenog na R ({1}}.
Stope bauda DeviceNet su 125 kbps, 250 kbps i 500 kbps, a duljina kralježnice obrnuto je proporcionalna brzini sabirnice, tj. 500 metara, 250 metara i 125 metara. Većina implementacija koristi matični/slave način rada, ali mogu se koristiti i prijenosi od točke do točke. Višestruki majstori koegzistiraju na jednoj logičkoj mreži.DeviceNet je pažljivo dizajniran za stabilno djelovanje u složenim elektromagnetskim okruženjima.
5.9 Ethernet/IP protokol
Ethernet/IP je implementacija CIP protokola koji je razvio Rockwell Automation. Sloj primjene protokola je CIP. Ethernet/IP je protokol sloja aplikacije izgrađen na vrhu standardnog TCP/IP snopa, koji sve uređaje na mreži tretira kao jedinstveni skup "objekata", koristeći postojeću Ethernet infrastrukturu na dnu (bez obzira na brzinu). Čitav Ethernet/IP snop može se implementirati u softver na procesoru opće namjene bez potrebe za ASIC-om ili terenskim programiranim nizom vrata (FPGA) .Ethernet/IP koristi 44818/TCP za eksplicitne poruke i 2222/UDP za implicitna poruka.
5.10 Ethercat protokol
EtherCat (Ethernet za tehnologiju automatizacije kontrole) je Ethernet protokol za tehnologiju automatizacije kontrole s ethertype 0 x88A4, što čini IP usmjerenim umetanjem podataka okvira u UDP pakete. Ethercat ne koristi model po ciklusu po čvoru. Umjesto obrade jednog okvira po čvoru po ciklusu (vrijeme ažuriranja), Ethercat koristi način "on-the-fly". Umjesto da jednostavno prima Ethernet okvire s uređaja, Ethercat čita podatke poslane na uređaje dok prolaze kroz njih, tumači i kopira kao procesne podatke na svakom čvoru i slično ubacuje ulazne podatke dok prolazi. Podaci kao datagram prolazi. Mnogi se čvorovi mogu riješiti jednim okvirom.
Ethercat mreže mogu se integrirati putem gatewaysa s Canopen, DeviceNet, Profibus i ostale protokole. Ethercat Technology Group međunarodna je organizacija korisnika i dobavljača; Od kolovoza 2009., sastoji se od više od 1.100 tvrtki iz 47 zemalja. EtherCat je uključen kao protokol FieldBus u IEC 61158 i IEC 61788, a u IEC 61158 i IEC 61789 protokolima. Ethercat kao poljani protokol uključen je u standarde IEC 61158 i IEC 61784. Ethercat koristi portove 34980/UDP i 34980/TCP za usmjeravanje između Ethernet Lans.
5.11 EGD protokol (Ethernet Global Data)
Protokol Global Data (EGD) Ethernet je komunikacijski mehanizam koji omogućuje CPU -u da dijeli dio svoje interne memorije s jednim ili više drugih CPU -a s redovito zakazanom stopom ciklusa. Određeni GE fanuc plcs koriste EGD protokol.
5.12 Protokol peraje
Fins je protokol koji je razvio Omron (japanska kontrolna tvrtka) i koristi se u svojim novijim PLCS -u. Obično se radi na IP sustavima pomoću porta 9600/UDP.
5.13 Protokol veze za host
Host Link je protokol koji je Omron razvio za starije serije PLC, međutim, mnogi noviji Omron PLC -ovi i dalje mogu komunicirati pomoću protokola HostLink. To je Rs -232 Bus protokol na temelju ASCII koda.
5.14 SERCOS protokol (serijski komunikacijski sustav u stvarnom vremenu)
SERCOS ima stroge zahtjeve u stvarnom vremenu i posebno je prikladan za kontrolu pokreta u područjima kao što su rezanje i oblikovanje metala, sklop strojeva, pakiranje, robotika, ispis i rukovanje materijalima. Protokolom upravlja Sercos International, a trenutna verzija SERCOS III. Sercos je detaljno definiran u IEC 61158 i IEC 61784 standardima.
5.15 SRTP (Protokol za prijenos zahtjeva za uslugu)
SRTP je protokol za naredbu i komunikaciju podataka PLC -u putem PC -a. Koristi ga GE FANUC PLCS kao komunikacijski protokol aplikacije.
5.16 SINEC H1 protokol
SINEC H1 je protokol transportnog sloja koji je razvio Siemens na kojem se mogu pokrenuti različiti protokoli za primjenu. Velike karakteristike propusnosti ovog protokola čine ga idealnim za prijenos velikih količina podataka.