Kao vodeća tvrtka u području industrijske automatizacije, Siemensovi sabirnički protokoli igraju ključnu ulogu u sustavima automatizacije. Siemensovi sabirnički protokoli obuhvaćaju različite vrste, od kojih svaki podržava različite scenarije primjene i komunikacijske zahtjeve.
I. Pregled Siemensovih protokola sabirnice
Siemensovi protokoli sabirnice su specifikacije i standardi koji se koriste za omogućavanje podatkovne komunikacije između uređaja. Ovi protokoli sežu od jednostavne serijske komunikacije do složene industrijske Ethernet komunikacije i prikladni su za različite sustave automatizacije i upravljačke mreže. Odabir Siemensovog protokola sabirnice ovisi o čimbenicima kao što su specifični scenarij primjene, brzina prijenosa podataka, komunikacijska udaljenost, kompatibilnost uređaja i cijena.
II. Glavni Siemensovi protokoli sabirnice
1. PROFIBUS protokol
PROFIBUS (Process Field Bus) je protokol sabirnice polja koji je razvio Siemens i široko se koristi u sektoru industrijske automatizacije. PROFIBUS protokol uključuje nekoliko varijanti, od kojih su najznačajnije PROFIBUS-DP (Decentralized Peripherals) i PROFIBUS-PA (Process Automation).
- PROFIBUS-DP: Prvenstveno se koristi za-komunikaciju podataka velikom brzinom na razini uređaja, kao što je komunikacija između PLC-ova i distribuiranih I/O, pogona i senzora. Podržava glavni-podređeni način komunikacije, gdje jedna glavna stanica (npr. PLC) komunicira s više podređenih stanica (npr. distribuirani I/O moduli). PROFIBUS-DP nudi velike brzine komunikacije i podržava cikličku razmjenu podataka i uređaje koji se mogu parametrirati.
- PROFIBUS-PA: Osmišljen posebno za automatizaciju procesa, koristi se za komunikaciju između instrumenata i senzora i kontrolnih sustava u potencijalno eksplozivnim okruženjima (kao što su kemijska postrojenja). Koristi intrinzično sigurnu tehnologiju prijenosa kako bi osigurala sigurnost i pouzdanost prijenosa podataka.
2. PROFINET protokol
PROFINET je komunikacijski protokol sljedeće-generacije koji je razvio Siemens na temelju Industrial Ethernet tehnologije. Podržava-razmjenu podataka u stvarnom vremenu i TCP/IP komunikaciju, pružajući sveobuhvatno mrežno rješenje za sektor industrijske automatizacije. PROFINET protokol ne samo da je kompatibilan s tradicionalnim fieldbus tehnologijama (kao što je PROFIBUS), već također podržava napredne značajke kao što su distribuirana automatizacija, kontrola kretanja, fail-sigurna funkcionalnost i mrežna sigurnost.
Glavne karakteristike PROFINET protokola uključuju:
- Mogućnost-stvarnog-vremena: Podržava IRT (Isochronous Real-Time) komunikaciju, osiguravajući-prijenos i obradu podataka u stvarnom vremenu.
- Fleksibilnost: Podržava različite topologije mreže (kao što su zvijezda, linearna i stablo), omogućujući korisnicima da dizajniraju mreže prema svojim specifičnim potrebama.
- Integracija: Mogućnost integracije sa širokim rasponom uređaja i sustava, kao što su PLC-ovi, senzori, aktuatori i roboti.
- Sigurnost: Pruža različite sigurnosne mehanizme, kao što su provjera autentičnosti, šifriranje podataka i kontrola pristupa, kako bi se osigurala sigurnost mrežne komunikacije.
3. MPI protokol
MPI (Multi{0}}Point Interface) je vlasnički serijski komunikacijski protokol koji je razvio Siemens, prvenstveno se koristi za podatkovnu komunikaciju i programiranje/otklanjanje pogrešaka između Siemensovih PLC-ova. MPI protokol ima umjerene brzine komunikacije i jednostavnu povezanost, što ga čini prikladnim za male-sustave automatizacije i laboratorijska okruženja. Međutim, zbog svoje vlasničke prirode i ograničenja u brzini komunikacije, MPI protokol ima relativno ograničenu primjenu u-industrijskim sustavima automatizacije.
4. AS-protokol sučelja
AS-sučelje (Actuator Sensor Interface) je protokol koji se temelji na tehnologiji serijske sabirnice, prvenstveno se koristi za niske-brzine prijenosa podataka i niske-scenarije kontrole troškova. Pojednostavljuje vezu između senzora i pokretača te upravljačkog sustava, smanjujući troškove ožičenja i instalacije. Protokol AS-sučelja podržava razne vrste senzora i aktuatora, kao što su binarni senzori, analogni senzori i aktuatori, te pruža jednostavne komunikacijske mehanizme i funkcije otkrivanja pogrešaka.
5. PPI protokol
PPI (Point{0}}to-Point Interface) komunikacijski je protokol koji je razvio Siemens posebno za PLC-ove serije S7-200. Izgrađen je na hardverskoj osnovi RS-485 mreže i podržava podatkovnu komunikaciju i otklanjanje pogrešaka u programiranju između PLC-ova. PPI protokol koristi komunikacijski model master-slave, implementirajući razmjenu podataka putem jednostavnih instrukcija mrežnog čitanja (NetR) i mrežnog pisanja (NetW). Iako je PPI protokol naširoko korišten u S7-200 seriji PLC-ova, postupno je zamijenjen drugim protokolima u naprednijim sustavima automatizacije zbog ograničenja u njegovoj komunikacijskoj brzini i funkcionalnosti.
III. Ostali srodni protokoli
Uz gore navedene glavne protokole, Siemens nudi i druge protokole i standarde sučelja koji se odnose na bus komunikaciju, kao što su Modbus i OPC UA. Ovi se protokoli naširoko koriste i igraju značajnu ulogu u području industrijske automatizacije.
- Modbus: Otvoreni komunikacijski protokol široko korišten u području industrijske automatizacije. Podržava različite komunikacijske medije i metode prijenosa (kao što su serijska komunikacija i Ethernet) i pruža bogat model podataka i komunikacijske funkcije. Protokol Modbus favoriziraju mnogi proizvođači opreme i sistemski integratori zbog njegove otvorenosti i kompatibilnosti.
- OPC UA: Protokol objedinjene arhitekture temeljen na tehnologiji OPC (OLE za kontrolu procesa). Podržava razmjenu podataka i interoperabilnost među-platformama i među-dobavljačima, pružajući otvorenu, sigurnu i pouzdanu platformu za komunikaciju podataka za industrijske automatizirane sustave. Protokol OPC UA ima široke izglede za primjenu u velikim-sustavima industrijske automatizacije i području pametne proizvodnje.