1 โปรโตคอลบัสคืออะไร?
Fieldbus (Fieldbus) เป็นช่วงปลายทศวรรษ 1980 การพัฒนาระหว่างประเทศในช่วงต้นทศวรรษ 1990 ของการก่อตัวของเทคโนโลยี Fieldbus สำหรับกระบวนการอัตโนมัติกระบวนการการผลิตระบบอัตโนมัติการสร้างระบบอัตโนมัติและพื้นที่อื่น ๆ ของเครือข่ายการสื่อสารการเชื่อมต่ออุปกรณ์อัจฉริยะ มันทำหน้าที่เป็นรากฐานของเครือข่ายการสื่อสารดิจิทัลจากโรงงานการสื่อสารระหว่างไซต์กระบวนการผลิตและอุปกรณ์ควบคุมและการเชื่อมต่อกับระดับการควบคุมและระดับการจัดการที่สูงขึ้น มันไม่ได้เป็นเพียงเครือข่ายรากหญ้า แต่ยังเป็นระบบควบคุมแบบเปิดใหม่ที่เปิดกว้างใหม่ การตรวจจับอัจฉริยะการควบคุมคอมพิวเตอร์การสื่อสารดิจิตอลและเทคโนโลยีอื่น ๆ เป็นเนื้อหาหลักของเทคโนโลยีแบบบูรณาการได้รับความสนใจทั่วโลกกลายเป็นจุดร้อนสำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีระบบอัตโนมัติและจะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงอย่างลึกซึ้งในโครงสร้างของระบบระบบอัตโนมัติและอุปกรณ์ สภาพแวดล้อมการทำงานของอุปกรณ์ Fieldbus อยู่ที่ด้านล่างของอุปกรณ์กระบวนการเนื่องจากเครือข่ายการสื่อสารขั้นพื้นฐานของระดับอุปกรณ์โรงงานจำเป็นต้องมีลักษณะของโปรโตคอลง่าย ๆ การทนต่อความผิดพลาดที่แข็งแกร่งความปลอดภัยที่ดีและต้นทุนต่ำ เนื่องจากลักษณะข้างต้นระบบ FieldBus จากโครงสร้างเครือข่ายไปยังเทคโนโลยีการสื่อสารมีลักษณะเครือข่ายการสื่อสารข้อมูลความเร็วสูงระดับสูงที่แตกต่างกัน
ในปัจจุบันมีรถบัสภาคสนามมากกว่า 40 ชนิดในเวทีระหว่างประเทศ แต่ไม่มีรถบัสภาคสนามใดที่สามารถครอบคลุมพื้นผิวแอปพลิเคชันทั้งหมดตามขนาดของข้อมูลการส่งสามารถแบ่งออกเป็น 3 หมวดหมู่: เซ็นเซอร์บัส (Sensorbus) ซึ่งเป็นของการส่งบิต อุปกรณ์บัส (อุปกรณ์บัส) ซึ่งเป็นของการส่งสัญญาณไบต์ บัสฟิลด์ซึ่งเป็นของการส่งข้อมูลสตรีม
เทคโนโลยี Fieldbus เพื่อให้เกิดปัญหาสำคัญคือการจัดตั้งผู้ผลิตในอุตสาหกรรมระบบอัตโนมัติเพื่อให้สอดคล้องกับมาตรฐานทางเทคนิคของโปรโตคอลการสื่อสาร Fieldbus ผู้ผลิตสามารถเกิดตามผลิตภัณฑ์มาตรฐานผู้รวมระบบสามารถเป็นไปตามมาตรฐานของผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกันเพื่อสร้างระบบ สิ่งนี้ทำให้เกิดปัญหามาตรฐาน Fieldbus
ผู้ผลิตผลิตภัณฑ์อัตโนมัติที่มีชื่อเสียงระดับสากลและผู้ผลิตอุปกรณ์ภาคสนามตระหนักถึงเทคโนโลยี Fieldbus คือทิศทางการพัฒนาในอนาคตได้จัดตั้งพันธมิตรขององค์กรการแนะนำมาตรฐานรถบัสและผลิตภัณฑ์ของตนเองในตลาดเพื่อปลูกฝังผู้ใช้ขยายผลกระทบและสนับสนุนองค์กรมาตรฐานระหว่างประเทศ ไม่ว่าพวกเขาจะสามารถสร้างมาตรฐานเทคโนโลยีรถบัสของตนเองในมาตรฐานสากลในอนาคตมีส่วนประกอบจำนวนมากความสัมพันธ์ระหว่างผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้องของ บริษัท อนาคตของความไว้วางใจของผู้ใช้และชื่อเสียงขององค์กร และประสบการณ์ทางประวัติศาสตร์ได้พิสูจน์แล้วว่ามาตรฐานสากลขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีที่ประสบความสำเร็จอย่างหนึ่งหรือหลายแห่งในตลาด ดังนั้น บริษัท ต่างประเทศที่สำคัญในการพัฒนามาตรฐานสากล Fieldbus ในการแข่งขันสะท้อนให้เห็นถึงตำแหน่งผู้นำของ บริษัท ในการแข่งขันเทคโนโลยี แต่ท้ายที่สุดก็ลงมาสู่ความแข็งแกร่งของตลาดของการแข่งขัน Fieldbus พิจารณาจุดเริ่มต้น:
เครือข่ายการสื่อสารภาคสนาม, อุปกรณ์ฟิลด์อินเตอร์, การทำงานร่วมกัน, บล็อกฟังก์ชั่นการกระจายอำนาจ, แหล่งจ่ายไฟสายการสื่อสาร, เครือข่ายการเชื่อมต่อระหว่างกันแบบเปิด
2 ลักษณะของ Fieldbus
1, ความสามารถในการรวมข้อมูลระดับฟิลด์ขั้นสูง
Fieldbus สามารถรับข้อมูลจำนวนมากจากอุปกรณ์ภาคสนามเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดของระบบอัตโนมัติจากโรงงานและการรวมระบบระบบ CIMS Fieldbus เป็นเครือข่ายการสื่อสารดิจิตอลไม่เพียงแทนที่สัญญาณ 4-20 ma แต่ยังเพื่อให้ได้สถานะของอุปกรณ์ความผิดพลาดการถ่ายโอนข้อมูลพารามิเตอร์ นอกเหนือจากการเสร็จสิ้นการควบคุมระยะไกลแล้วระบบยังสามารถทำงานพารามิเตอร์ระยะไกลให้เสร็จสมบูรณ์ได้ ระบบยังสามารถทำงานพารามิเตอร์ระยะไกลให้สำเร็จนอกเหนือจากการควบคุมระยะไกล
2, เปิด, การทำงานร่วมกัน, การแลกเปลี่ยนความสามารถในการรวม
ตราบใดที่ผลิตภัณฑ์ของผู้ผลิตที่แตกต่างกันใช้มาตรฐานบัสเดียวกันพวกเขาสามารถทำงานร่วมกันได้และใช้แทนกันได้ดังนั้นอุปกรณ์จึงมีการบูรณาการที่ดี ระบบเปิดให้บริการช่วยให้ผู้ผลิตรายอื่นมีความเชี่ยวชาญในด้านเทคโนโลยีการควบคุมเช่นอัลกอริทึมการควบคุมกระบวนการสูตร ฯลฯ รวมเข้ากับระบบทั่วไปดังนั้นตลาดจะมีคุณสมบัติที่มุ่งเน้นอุตสาหกรรมมากมายของระบบการตรวจสอบ
3 ระบบมีความน่าเชื่อถือและบำรุงรักษาได้สูง
ระบบตรวจสอบระบบอัตโนมัติที่ใช้ FieldBus ใช้การเชื่อมต่อบัสแทนการเดินสาย I/O แบบหนึ่งต่อหนึ่งสำหรับระบบ I/O ขนาดใหญ่ลดความไม่น่าเชื่อถือที่เกิดจากจุดเดินสาย ในเวลาเดียวกันระบบมีการวินิจฉัยความผิดพลาดออนไลน์การเตือนและฟังก์ชั่นการบันทึกของอุปกรณ์ระดับสนามและสามารถเสร็จสิ้นการตั้งค่าพารามิเตอร์ระยะไกลและการปรับเปลี่ยนอุปกรณ์ภาคสนามและงานการกำหนดพารามิเตอร์อื่น ๆ ซึ่งช่วยเพิ่มความสามารถในการบำรุงรักษาของระบบ
4 ลดต้นทุนระบบและวิศวกรรม
สำหรับระบบกระจาย I/O ขนาดใหญ่ขนาดใหญ่กำจัดสายเคเบิลจำนวนมากโมดูล I/O และค่าใช้จ่ายทางวิศวกรรมการวางสายเคเบิลลดค่าใช้จ่ายระบบและวิศวกรรม
3 โครงสร้างเครือข่าย Fieldbus ทั่วไป
โปรโตคอล FieldBus ขึ้นอยู่กับโมดูลอ้างอิง ISO (OSI-RM) สำหรับการเชื่อมต่อระบบเปิด อย่างไรก็ตามมีการใช้เลเยอร์ 1, 2 และ 7 เท่านั้นและไม่ได้ใช้เลเยอร์ 3 ถึง 6 เนื่องจากการพิจารณาแบบเรียลไทม์ ในขณะเดียวกันเลเยอร์ผู้ใช้ที่กำหนดไว้ใหม่จะถูกวางไว้เหนือเลเยอร์แอปพลิเคชัน
เลเยอร์ถูกกำหนดดังนี้
เลเยอร์ 1:เลเยอร์ทางกายภาพกำหนดสื่อการสื่อสารของ Fieldbus เช่นทางเลือกไปยังมาตรฐาน 4-20 ma
เลเยอร์ 2:เลเยอร์ Data Link ใช้เพื่อตรวจสอบการสื่อสารที่เกิดขึ้นระหว่างอุปกรณ์และเพื่อตรวจจับข้อผิดพลาดในการสื่อสาร
เลเยอร์ 3:เลเยอร์แอปพลิเคชันเป็นมาตรฐานรูปแบบข้อมูลการสื่อสารเพื่อสร้างข้อมูลที่สามารถตีความได้โดยอุปกรณ์เครือข่ายทั้งหมดสำหรับการควบคุมกระบวนการและเพื่อให้อินเทอร์เฟซกับเลเยอร์ผู้ใช้
เลเยอร์ 4:เลเยอร์ผู้ใช้เกี่ยวข้องกับพื้นที่โรงงานแยกต่างหากและให้สภาพแวดล้อมสำหรับแอปพลิเคชันเพิ่มเติม มันมีส่วนต่อประสานกับฟังก์ชั่นการควบคุมระดับสูง
4 profinet
การสื่อสารระหว่างเครือข่าย Profinet และอุปกรณ์ภายนอกนั้นเกิดขึ้นได้โดยใช้ Profinet
Profinet IO กำหนดฟังก์ชั่นการสื่อสารของอุปกรณ์ภายนอกที่เชื่อมต่อภาคสนามและขึ้นอยู่กับแนวคิดแบบเรียลไทม์ของน้ำตก PROFINET IO กำหนดการแลกเปลี่ยนข้อมูลที่สมบูรณ์การกำหนดพารามิเตอร์และฟังก์ชั่นการวินิจฉัยระหว่างคอนโทรลเลอร์ (อุปกรณ์ที่มี "ฟังก์ชั่นหลัก") และอุปกรณ์อื่น ๆ (อุปกรณ์ที่มี "ฟังก์ชั่นทาส") ProCinet IO ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้การถ่ายโอนข้อมูลที่รวดเร็วระหว่างอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อกับอีเธอร์เน็ต อุปกรณ์ที่รองรับโปรโตคอลการสื่อสารของ Profibus สามารถเชื่อมต่อกับเครือข่าย Profinet ได้อย่างราบรื่นโดยไม่จำเป็นต้องใช้ IO-Proxy นักพัฒนาอุปกรณ์สามารถใช้ตัวควบคุมอีเธอร์เน็ตที่มีอยู่ในเชิงพาณิชย์เพื่อพัฒนาอุปกรณ์ Profinet-IO
Profinet IO เหมาะสำหรับระบบที่มีเวลารอบเครือข่ายหลาย MS
Profinet IO Systems รวมถึงอุปกรณ์ประเภทต่อไปนี้:
คอนโทรลเลอร์ IO ซึ่งควบคุมงานของระบบอัตโนมัติ
อุปกรณ์ IO โดยทั่วไปอุปกรณ์ฟิลด์จะถูกควบคุมและตรวจสอบโดยคอนโทรลเลอร์ IO อุปกรณ์ IO อาจประกอบด้วยโมดูลหรือโมดูลย่อยหลายโมดูล
จอภาพ IO เป็นซอฟต์แวร์พีซีที่สามารถตั้งค่าพารามิเตอร์และวินิจฉัยสถานะของโมดูลแต่ละโมดูล
Profinet IO สร้างความสัมพันธ์แอปพลิเคชัน (AR) ระหว่างคอนโทรลเลอร์ IO และอุปกรณ์ IO ซึ่งกำหนดความสัมพันธ์การสื่อสาร (CR) ที่มีลักษณะที่แตกต่างกันเช่นการถ่ายโอนพารามิเตอร์การแลกเปลี่ยนข้อมูลวงจรและการจัดการเตือน
คุณสมบัติของอุปกรณ์ IO อธิบายโดยผู้ผลิตอุปกรณ์ในไฟล์ GSD (คำอธิบายสถานีทั่วไป) ใน GSDML (ภาษามาร์กอัป GSD) ซึ่งให้ซอฟต์แวร์การตรวจสอบพีซีพร้อมข้อมูลพื้นฐานที่จำเป็นสำหรับการวางแผนการกำหนดค่า Profinet
5 cclink
CCLINK มีรถบัสสามคันที่แตกต่างกัน: CCLINK, CCLINK IE, CC-Link พื้นฐานฟิลด์พื้นฐานเรารองรับ CC-Link IE BASIC BASIC เท่านั้น CCLINK คล้ายกับ 485 Twisted-Pair นั่นคือ Gigabit Ethernet ไม่สามารถไปที่ TCP ปกติได้เช่นพื้นฐานคือ Ethernet มาตรฐาน
CC-Link (ลิงก์การควบคุมและการสื่อสารระบบควบคุมและการเชื่อมโยงการสื่อสาร) คือ Open Fieldbus ที่เพิ่งเปิดตัวใหม่ของ Mitsubishi Electric ความจุข้อมูลความเร็วในการสื่อสารหลายระดับการเลือกและเป็นเครือข่ายที่ใช้เลเยอร์ของอุปกรณ์ แต่ยังสามารถครอบคลุมระดับชั้นควบคุมที่สูงขึ้น โดยทั่วไปเครือข่าย CC-Link ทั้งเลเยอร์สามารถประกอบด้วย 1 ต้นแบบและ 64 ทาส ต้นแบบในเครือข่ายดำเนินการโดย PLC และ Slaves สามารถเป็นโมดูล I/O ระยะไกลโมดูลฟังก์ชั่นพิเศษสถานีท้องถิ่นที่มี CPU และ PLC อินเทอร์เฟซเครื่องจักรของมนุษย์เครื่องแปลงความถี่และเครื่องมือวัดทุกชนิดวาล์วและอุปกรณ์เครื่องมือวัดฟิลด์อื่น ๆ
สถานีทาสสามารถเป็นโมดูล I/O ระยะไกลโมดูลฟังก์ชั่นพิเศษสถานีท้องถิ่นพร้อม CPU และ PLC, HMI, อินเวอร์เตอร์และเครื่องมือวัดต่างๆวาล์วและอุปกรณ์เครื่องมือวัดสนามอื่น ๆ CC-Link มีอัตราการถ่ายโอนข้อมูลความเร็วสูงสูงถึง 10 MB/s โปรโตคอลการสื่อสารพื้นฐานของ CC-Link เป็นอัตราการถ่ายโอนข้อมูลความเร็วสูง โปรโตคอลการสื่อสารพื้นฐานของ CC-Link มีผลตาม Rs 485 และโดยทั่วไป CC-Link ส่วนใหญ่ใช้วิธีการโพสต์การโพลการสื่อสาร CC-Link ยังรองรับการสื่อสารทันทีระหว่างสถานีหลักสถานีท้องถิ่นและสถานีอุปกรณ์อัจฉริยะ
ในเดือนกรกฎาคม 2548 CC-Link ได้รับการอนุมัติจากคณะกรรมการมาตรฐานแห่งชาติจีนเป็นเอกสารทางเทคนิคแนวทางของมาตรฐานประเทศจีน
เครือข่าย CC-Link มีฟังก์ชั่น RAS ที่สมบูรณ์แบบ (ความน่าเชื่อถือความพร้อมใช้งานการให้บริการ) CC-Link Network มี RAS ที่สมบูรณ์แบบ (ความน่าเชื่อถือความพร้อมใช้งานฟังก์ชั่นการให้บริการ) เช่นการส่งคืนอัตโนมัติตัดทาสการตรวจจับข้อผิดพลาดโดยลิงก์รีเลย์/ลงทะเบียน
6 Ethernetip
Ethernet/IP เป็นโปรโตคอลเลเยอร์แอพพลิเคชั่นอุตสาหกรรมสำหรับการใช้งานระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรม มันถูกสร้างขึ้นที่ด้านบนของโปรโตคอล TCP/IP มาตรฐานและใช้ฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์อีเธอร์เน็ตคงที่เพื่อกำหนดโปรโตคอลเลเยอร์แอปพลิเคชันสำหรับการกำหนดค่าเข้าถึงและควบคุมอุปกรณ์ระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรม
Ethernet/IP แบ่งโหนดอีเธอร์เน็ตออกเป็นประเภทอุปกรณ์ที่กำหนดไว้ล่วงหน้าด้วยวิธีพิเศษ โปรโตคอลเลเยอร์แอปพลิเคชัน Ethernet/IP นั้นขึ้นอยู่กับเลเยอร์การควบคุมและข้อมูลโปรโตคอล (CIP) และจัดเตรียมระบบบูรณาการอย่างราบรื่นจากพื้นอุตสาหกรรมไปยังเครือข่ายองค์กร Ethernet/IP ใช้โปรโตคอล Ethernet ดั้งเดิมทั้งหมดและสร้างขึ้นบนเทคโนโลยี Ethernet มาตรฐานซึ่งหมายความว่า Ethernet/IP ทำงานได้อย่างโปร่งใสด้วยอุปกรณ์ Ethernet มาตรฐานปัจจุบันทั้งหมด ที่สำคัญกว่านั้นความจริงที่ว่าอีเธอร์เน็ต/IP ถูกสร้างขึ้นบนแพลตฟอร์มเทคโนโลยีอีเธอร์เน็ตมาตรฐานทำให้มั่นใจได้ว่าอดีตจะพัฒนาขึ้นเมื่อพัฒนาหลัง ชุมชน Pro-Ethernet/IP กำลังทำงานเพื่อสร้างมาตรฐานที่ครอบคลุมและแข็งแกร่งและการทำงานกับอีเธอร์เน็ต/IP กำลังดำเนินการโดยผู้จัดจำหน่ายหลายรายรวมถึงข้อกำหนดที่กำหนดเองและการทดสอบที่ครอบคลุมในห้องปฏิบัติการทดสอบที่ได้รับการรับรอง
7 ETHERCAT
Ethercat (เทคโนโลยีระบบอัตโนมัติควบคุมอีเธอร์เน็ต) เป็นสถาปัตยกรรมแบบเปิด, ระบบ Fieldbus ที่ใช้อีเธอร์เน็ตซึ่งชื่อ CAT เป็นตัวย่อสำหรับเทคโนโลยีการควบคุมระบบอัตโนมัติ Ethercat เป็นอีเธอร์เน็ตอุตสาหกรรมที่กำหนดขึ้นมาแรกพัฒนาโดย Beckhoff ในประเทศเยอรมนี
EtherCat รองรับทอพอโลยีการเชื่อมต่ออุปกรณ์ทั้งหมดเช่นเส้นตรงต้นไม้แหวนและดาวและสื่อทางกายภาพสามารถเป็นสายเคเบิลอีเธอร์เน็ตมาตรฐาน 100Base-TX หรือสายไฟเบอร์ออปติก ด้วยสายเคเบิล 100Base-TX ระยะห่างระหว่างสถานีอาจสูงถึง 100 เมตร สามารถเชื่อมต่ออุปกรณ์ได้มากถึง 65,535 อุปกรณ์กับเครือข่ายทั้งหมด เครือข่ายทั้งหมดสามารถเชื่อมต่ออุปกรณ์ได้สูงสุด 65,535 อุปกรณ์ โครงสร้างวงแหวนหลัก-สลาฟถูกสร้างขึ้นโดยใช้เทคโนโลยีการสื่อสารแบบฟูลฟูลฟูลฟูลฟูลฟูลฟูลฟูล