Przemysłowe protokoły komunikacyjne

Przemysłowe protokoły komunikacyjne
Często spotykaną cechą parków maszynowych jest duże zróżnicowanie ze względu na wiek maszyn, ich przeznaczenie, specyfikę pracy i wyposażenie w technologie komunikacji. Powoduje to, że w obrębie hali produkcyjnej występuje wiele różnych standardów komunikacji, które nie są ze sobą kompatybilne.

Oto przykład kilku protokołów komunikacyjnych, które można obecnie najczęściej spotkać w zakładach produkcyjnych:

Modbus

Jeden z pierwszych, wywodzący się z lat 70-tych otwarty protokół komunikacji dla automatyki. Zdobył dużą popularność dzięki swojej niezawodności i prostocie. Pomimo swojego wieku, powszechnie stosuje się go nadal w różnych gałęziach przemysłu. Opracowany do komunikacji ze sterownikami PLC w modelu master-slave.

Na przestrzeni lat powstały kolejne wersje protokołu Modbus, najpopularniejsze z nich to to:

  • odmiana Modbus RTU – szeregowy binarny protokół typu master/slave
  • wersja Modbus ASCII – różniący się od Modbus RTU sposobem kodowania
  • odmiana Modbus TCP/IP – najnowszy w grupie, przesyłanie danych odbywa się w modelu TCP/IP

Oprócz aplikacji przemysłowych, protokół Modbus często jest wykorzystywany w systemach zarządzania budynkiem (BMS).

Profibus

Stworzony przez firmę Siemens. Otwarty dla producentów i użytkowników protokół, pozwala łączyć systemy sterowania z czujnikami i wymieniać informację z oprogramowaniem do wizualizacji. Technologia Profibus jest zorientowana na potrzeby przemysłu procesowego. Często stosowany w tych przedsiębiorstwach, które posiadają wysokie wymagania w zakresie kontroli bezpieczeństwa produkcji.

Profinet

Oparty na standardzie przemysłowego Ethernetu, umożliwia zdefiniowanie maksymalnego opóźnienia w dostarczeniu konkretnych pakietów danych. Możliwość nadania priorytetu przesyłanym informacjom, ma kluczowe znaczenie dla sprawnego funkcjonowania aplikacji czasu rzeczywistego. Dlatego jest często stosowany w systemach SCADA.

Foundation Fieldbus

Działa na zasadzie komputerowej sieci lokalnej, wykorzystywany jest do dwukierunkowej wymiany informacji między urządzeniami pomiarowymi a rozproszonymi systemami sterowania.Dobrze się sprawdza się w przedsiębiorstwach zajmujących się produkcją procesową (rafinerie, zakłady chemiczne i papiernicze).

M-Bus (Meter-Bus)

Protokół przeznaczony do przesyłania danych z mierników poboru energii elektrycznej, przepływu wody, ciśnieniomierzy i innych przyrządów pomiarowych wykorzystywanych w automatyce przemysłowej.

Ethernet/IP

Norma opracowana przez firmę Rockwell Automation, umożliwia nadanie priorytetu dla transferu danych krytycznych czasowo. Dużymi zaletami standardu Ethernet/IP są łatwa i szybka konfiguracja. Ważne zalety to także szybkość transmisji danych i możliwość budowy rozległych sieci. Dzięki temu czemu cieszy się on coraz większą popularnością w zastosowaniach automatyki przemysłowej.

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport)

Opracowany przez IBM protokół transmisji danych przeznaczony dla systemów typu SCADA. Działa w oparciu o model publikacja/subskrypcja. Idea MQTT sprowadza się do maksymalnego zredukowania obciążenia sieci. W efekcie zapewnienia szybki przepływ danych o krytycznym znaczeniu dla procesu produkcji. Dzięki swojej charakterystyce, protokół dobrze sprawdza się w komunikacji z chmurą obliczeniową i jest zaliczany do rozwiązań Przemysłowego Internetu Rzeczy (IIOT).

Ujednolicenie komunikacji

Różne standardy komunikacji w obrębie hali produkcyjnej stają się kłopotem w chwili, gdy przedsiębiorstwo planuje objąć swoją infrastrukturę systemem monitorowania pracy maszyn (SCADA – Supervisory Control And Data Acquisition), albo kontroli realizacji produkcji (MES – Manufacturing Execution System). Specyfika tych systemów wymaga, aby wszystkie stanowiące go elementy mogły swobodnie wymieniać ze sobą dane. Problem niejednorodnej technologii komunikacji można rozwiązać dzięki rozwiązaniom OPC/OPC UA. Umożliwiają one transfer informacji pomiędzy różnymi urządzeniami i systemami, bez względu na zastosowany w nich protokół komunikacji.

OPC (OLE for process control)

Standard umożliwiający komunikację pomiędzy systemem operacyjnym Windows i oprogramowaniem automatyki przemysłowej. Technologia OPC pozwala obejść problem różnorodności protokołów komunikacyjnych dzięki ujednoliceniu opisu i dostępu do danych. Poszczególne specyfikacje OPC obejmują takie obszary jak:

  • dostęp do danych w czasie rzeczywistym (OPC Data Access),
  • dostęp do danych historycznych (OPC Historical Data Access),
  • alarmy i zdarzenia (OPC Alarms & Events),
  • bezpieczeństwo danych (OPC Security)

OPC UA (Unified Architecture)

Zunifikowany otwarty standard, służący do wymiany informacji pomiędzy różnymi platformami (w przeciwieństwie do klasycznego OPC, bazującego na Windows). Informacje wymienia się w modelu klient-serwer. Jednolity format danych, pozwala łączyć informacje pochodzące z różnych źródeł. Można tutaj wymienić: sterowniki PLC, moduły kontrolno-pomiarowe, panele operatorskie i systemy SCADA, MES czy ERP.

Sieci przemysłowe charakteryzują się znacznie większymi wymaganiami niż te, których używamy w domu czy biurze. Cechami, które powinny je wyróżniać jest bezpieczeństwo danych, niezawodność transferu, możliwość nadania priorytetu danym krytycznym czasowo oraz determinizm czasowy (moment przesłania danych). Dlatego gdy zamierzamy rozbudować sieć przemysłową, nabyć nowe maszyny czy systemem informatyczny, warto poświęcić nieco uwagi temu, według jakiego standardu będzie odbywać się komunikacja w obrębie hali produkcyjnej.

 

Autor artykułu
Poleć innym
Share on linkedin
LinkedIn
Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *