ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีเครือข่ายคอมพิวเตอร์ การสื่อสารผ่านเครือข่ายจึงกลายเป็นส่วนสำคัญของระบบควบคุมอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมสมัยใหม่ ในบรรดาโปรโตคอลการสื่อสารเครือข่ายจำนวนมาก โปรโตคอล Transmission Control Protocol (TCP), Internet Protocol (IP) และ Open Platform Communication (OPC) พบว่ามีการใช้งานอย่างแพร่หลายในด้านระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม บทความนี้ให้การวิเคราะห์ทางเทคนิคโดยละเอียดของโปรโตคอล TCP/IP และ OPC และสำรวจข้อดีและข้อจำกัดในการใช้งานจริง
I. โปรโตคอล TCP/IP
1.1 ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับโปรโตคอล TCP/IP
โปรโตคอล TCP/IP เป็นโปรโตคอลหลักของอินเทอร์เน็ตและประกอบด้วยสององค์ประกอบ: Transmission Control Protocol (TCP) และ Internet Protocol (IP) TCP มีหน้าที่รับผิดชอบในการสร้างการเชื่อมต่อที่เชื่อถือได้ระหว่างผู้ส่งและผู้รับข้อมูล เพื่อให้มั่นใจในการส่งข้อมูลที่เชื่อถือได้ ในทางกลับกัน IP มีหน้าที่รับผิดชอบในการส่งแพ็กเก็ตข้อมูลจากที่อยู่ต้นทางไปยังที่อยู่ปลายทาง โปรโตคอล TCP/IP เป็นโปรโตคอลการสื่อสารเลเยอร์การขนส่งที่ใช้ไบต์-และเชื่อถือได้-สตรีม-ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในเครือข่ายท้องถิ่น (LAN) เครือข่ายบริเวณกว้าง (WAN) และอินเทอร์เน็ต
1.2 โปรโตคอล TCP/IP ทำงานอย่างไร
การทำงานของโปรโตคอล TCP/IP สามารถแบ่งออกเป็นขั้นตอนต่อไปนี้:
(1) การห่อหุ้มข้อมูล: เมื่อแอปพลิเคชันจำเป็นต้องส่งข้อมูล ขั้นแรกจะห่อหุ้มข้อมูลลงในเซ็กเมนต์ TCP ซึ่งจากนั้นจะถูกส่งเป็นดาตาแกรม IP
(2) การกำหนดเส้นทาง: ในระหว่างการส่ง IP ดาตาแกรมจะต้องผ่านเราเตอร์หลายตัวเพื่อส่งต่อ เราเตอร์เลือกเส้นทางที่เหมาะสมสำหรับการส่งต่อตามที่อยู่ปลายทางของดาตาแกรม IP
(3) การส่งข้อมูล: ระหว่างการส่งข้อมูล ส่วน TCP จะได้รับการตรวจสอบฟิลด์ต่างๆ เช่น หมายเลขลำดับและหมายเลขการตอบรับ เพื่อให้มั่นใจว่าการส่งข้อมูลมีความน่าเชื่อถือ
(4) การห่อหุ้มข้อมูล-: เมื่อข้อมูลมาถึงที่อยู่ปลายทาง ส่วน TCP จะถูกแยกออกจากดาตาแกรม IP ก่อน จากนั้นข้อมูลต้นฉบับจะถูกแยกออกจากส่วน TCP
1.3 ข้อดีและข้อจำกัดของโปรโตคอล TCP/IP
ข้อดีของโปรโตคอล TCP/IP สะท้อนให้เห็นเป็นหลักในด้านต่อไปนี้:
(1) ความคล่องตัว: โปรโตคอล TCP/IP เป็นโปรโตคอลการสื่อสารเครือข่ายสากลที่สามารถนำไปใช้กับสภาพแวดล้อมเครือข่ายต่างๆ
(2) ความน่าเชื่อถือ: โปรโตคอล TCP/IP มอบกลไกการส่งข้อมูลที่เชื่อถือได้ ทำให้มั่นใจได้ว่าข้อมูลจะถูกส่งอย่างถูกต้องและไม่มีข้อผิดพลาดไปยังปลายทาง
(3) ความยืดหยุ่น: โปรโตคอล TCP/IP รองรับโทโพโลยีเครือข่ายหลายรายการและสามารถกำหนดค่าได้อย่างยืดหยุ่นตามความต้องการที่แท้จริง
อย่างไรก็ตาม โปรโตคอล TCP/IP ยังมีข้อจำกัดบางประการ:
(1) ความสามารถแบบเรียลไทม์-: เนื่องจากโปรโตคอล TCP/IP ใช้วิธีการสื่อสารที่เน้นการเชื่อมต่อ- จึงมีข้อจำกัดบางประการในแง่ของประสิทธิภาพแบบเรียลไทม์-
(2) การใช้แบนด์วิธ: เพื่อให้มั่นใจในการส่งข้อมูลที่เชื่อถือได้ โปรโตคอล TCP/IP ใช้กลไกสำรองบางอย่าง ซึ่งอาจส่งผลให้การใช้แบนด์วิธลดลง
ครั้งที่สอง โปรโตคอล OPC
2.1 ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับพิธีสาร OPC
โปรโตคอล OPC (การสื่อสารแพลตฟอร์มแบบเปิด) เป็นโปรโตคอลการสื่อสารที่ใช้ในระบบควบคุมอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม ได้รับการออกแบบมาเพื่ออำนวยความสะดวกในการแลกเปลี่ยนข้อมูลและการแบ่งปันข้อมูลระหว่างอุปกรณ์ต่างๆ เป็นหลัก โปรโตคอล OPC ใช้เทคโนโลยี COM/DCOM ของ Microsoft และใช้มิดเดิลแวร์เพื่อให้สามารถสื่อสารระหว่างอุปกรณ์ได้
2.2 โปรโตคอล OPC ทำงานอย่างไร
การทำงานของโปรโตคอล OPC สามารถแบ่งออกเป็นขั้นตอนต่อไปนี้:
(1) สร้างเซิร์ฟเวอร์ OPC: ขั้นแรก ต้องสร้างเซิร์ฟเวอร์ OPC ภายในระบบควบคุมอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมเพื่อจัดเก็บและจัดการข้อมูลอุปกรณ์
(2) กำหนดค่าเซิร์ฟเวอร์ OPC: กำหนดค่าเซิร์ฟเวอร์ OPC รวมถึงการเพิ่มอุปกรณ์และการตั้งค่าพารามิเตอร์อุปกรณ์
(3) การสร้างไคลเอนต์ OPC: ไคลเอนต์ OPC ถูกสร้างขึ้นภายในแอปพลิเคชันที่ต้องการเข้าถึงข้อมูลอุปกรณ์ โดยทำหน้าที่เป็นอินเทอร์เฟซสำหรับการสื่อสารกับเซิร์ฟเวอร์ OPC
(4) การอ่านข้อมูลอุปกรณ์: ข้อมูลอุปกรณ์ถูกดึงมาจากเซิร์ฟเวอร์ OPC ผ่านไคลเอนต์ OPC และประมวลผลตามนั้น
2.3 ข้อดีและข้อจำกัดของพิธีสาร OPC
ข้อดีของโปรโตคอล OPC สะท้อนให้เห็นเป็นหลักในด้านต่อไปนี้:
(1) ความง่ายในการบูรณาการ: ด้วยเทคโนโลยี COM/DCOM ทำให้โปรโตคอล OPC สามารถรวมเข้ากับแอปพลิเคชันต่างๆ ได้อย่างง่ายดาย
(2) ความสามารถแบบเรียลไทม์-: โปรโตคอล OPC ช่วยให้สามารถแลกเปลี่ยนข้อมูลอุปกรณ์-แบบเรียลไทม์ได้ ซึ่งเป็นไปตามข้อกำหนดแบบเรียลไทม์-ของระบบควบคุมอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม
(3) ความสามารถในการทำงานร่วมกัน: โปรโตคอล OPC ใช้มาตรฐานแบบครบวงจร ทำให้สามารถทำงานร่วมกันระหว่างอุปกรณ์ต่างๆ ได้