Протоколите за комуникация, използвани в системата за индустриален контрол, варират значително в различните индустрии, региони и доставчици.
1 Промишленост на електроенергия
1.1 IEC 60870-5
IEC 60870-5 е може би най -популярният международен протокол за автоматизация на подстанции. В Съединените щати той е функционалният еквивалент на DNP3, който използва части от IEC 60870-5, за да предостави основата на слоя за връзка с данни. Разработени са редица придружителни стандарти, включително следното:
IEC 60870-5-101: За електроенергийните системи, свързани с дистанционно управление и дистанционна защита, протокол за комуникационен транспорт с функции за мониторинг и контрол IEC 60870-5-103: Транспортен протокол за постигане на оперативна съвместимост между устройства за защита на безопасността и система за управление на подстанцията IEC 60870-5-104: е удължаване на IEC 60870-5-101. Включва вариации на транспортни, мрежови, връзки и физически слоеви услуги и апартаменти за свързаност с TCP/IP и други транспорти (ISDN, X.25 Frame Relay и др.) IEC 60870-5 Типичните комуникационни носители включват Ethernet и сериен, като типичните портове са 2404/UDP и 2404/TCP.
1.2 Разпределен мрежов протокол 3. 0 (DNP3)
DNP3 се използва широко в Северна Америка, предимно като заместител на IEC 60870-5 семейство протоколи. Той е разработен като сериен протокол в началото на 90 -те години, но днес съществуват версии на UDP/IP и TCP/IP варианти. 60870-5 са много сходни в слоя за връзка с данни, но горните слоеве на протоколите са по -различни.
DNP3 се използва предимно в северноамериканската енергийна индустрия, но протоколът също е проникнал във водата и индустрията за отпадни води. Според проучване на Newton-Evans Research, повече от половината от електрическите комунални услуги в Северна Америка са използвали UDP/IP или TCP/IP варианти версии на протокола DNP3 през 2008 г.
Понастоящем изследователите разработват разширения на сигурността на DNP3, които се очаква да предоставят криптиране на връзки и услуги за управление на ключове.
Типичните комуникационни носители за DNP3 протокол включват Ethernet и серийни връзки, а портовете, обикновено използвани от DNP3, са 20000/UDP, 20000/TCP, 19999/UDP и 19999/TCP.
1.3 Фондация Fieldbus (Foundation Fieldbus)
Протоколът на фондацията Fieldbus е основният протокол Fieldbus в различни индустриални процеси. Използва се предимно за автоматизация на процесите/фабриката и е разгърнат в различни инсталации, включително контрол на електроцентралата/генератора и контрол на полупроводниковото производство. Fieldbus Communication Media включват усукана двойка и оптика на влакната. Типичните портове включват 1089/UDP, 1089/TCP, 1090/UDP, 1090/TCP, 1091/UDP и 1091/TCP.
Публичен списък на устройствата, подкрепяни от Fieldbus на фондацията Fieldbus, е достъпен на уебсайта на Fieldbus Foundation. Членовете на Фондация Fieldbus включват повече от 350 водещи доставчици на контролна система и инструментални доставчици, както и редица крайни потребители.
1.4 Протокол за комуникация на Intercontrol Center (ICCP)
ICCP (IEC 60870-6/tase.2) се използва за комуникация между контролни центрове, предимно в енергийната индустрия. В САЩ мрежите на ICCP често се използват за комунални услуги за комунални компании-обикновено с комунални услуги с операции за предаване, като предаване, дистрибуция и електроцентрали в различни региони, където свързването на доставчици на услуги в тези различни региони може да се използва за координиране на входа и изхода на мощността между различните региони.
1.5 протокол MODBUS
Modbus е най-популярният протокол за контрол във всички области поради своята простота на използване, безплатно изтегляне и разгръщане на роялти.
Интелигентните устройства като PLC и релета често използват протокола MODBUS или неговите варианти, за да комуникират с прости устройства като отдалечени RTU. В допълнение към стандартния протокол MODBUS, Modbus + е един от най -разпространените варианти. Списъкът на членовете на MODBUS (компании и разработчици, принадлежащи към групата Modbus Developers), е достъпен на уебсайта на Modbus. Този списък включва кратко описание на отделните членове и продуктите, произведени от всеки член. Списък на доставчиците на MODBUS, списък на оборудването Modbus и списък на компаниите, предлагащи услуги за интеграция на системата MODBUS.
Има редица варианти на MODBUS, Modbus RTU е отворен стандартен, двоичен кодиран протокол, който позволява комуникация през серийна връзка, Modbus ASCII е отворен стандартен, ASCII кодиран протокол, който поддържа серийните връзки, а modbus/tcp е отворен стандарт, който обхваща кода на Modbus RTU в плащане в TCP пакет и осигурява код на Modbus RTU, който е натоварен. MODBUS/TCP е отворен стандарт, който капсулира Modbus RTU полезен товар в TCP пакет с някои ограничения на функционалните кодове. Протокол на Modicon Protocol. Enron (или Daniels) Modbus е стандартният протокол Modbus с разширения на доставчика, които третират битовите стойности 32- като един регистър вместо два.
Типичните комуникационни носители за MODBUS включват Ethernet и серийни портове (RS485 двужилен е много често) .MODBUS обикновено комуникира на порт 502/TCP.
2 нефтена и газова промишленост
Няма очевидни основни собствени протоколи за нефтената и газовата промишленост. Индустрията използва различни протоколи като DNP3, IEC 60870-5 и Modbus. Раздел 1 обсъжда тези протоколи по -дълбочина. Разнообразие от протоколи Fieldbus, като например протокол Fieldbus Fieldbus, могат да бъдат намерени и в много нефтени и газови съоръжения.
Комуникациите в нефтената и газовата промишленост често се предават безжично, за да предоставят данни за потока и налягането на PLCs чрез RTU и сензори. PLC управляват системи за безопасност и защита и системи за управление на кладенеца. и т.н.
2.1 DNP3 и IEC 60870-5
Дискусия за DNP3 и IEC 60870-5 е дадена в раздела за електроенергия от раздел 5.2. Списък на нефтените и газовите компании, използващи DNP3 и IEC 60870-5, е достъпен на уебсайта на Triangle Microworks Inc., където може да се намери и бяла книга на протоколите.
Типичните комуникационни носители включват Ethernet и серийни връзки.DNP3 обикновено използва портове 20000/UDP, 20000/TCP, 19999/UDP и 19999/TCP, докато IEC 60870-5 обикновено използва 2404/UDP и 2404/TCP.
2.2 Протокол Modbus
Modbus е популярен контролен протокол в сектора на нефт и газ, както е описано в описанието на MODBUS в раздел 5.2. Също така протоколът на фондацията Fieldbus е популярен в нефтохимическото поле.
Типичните комуникационни носители включват Ethernet и серийни портове (RS485 двупроводни е много често срещани.) Modbus обикновено работи на порт 502/TCP.
3 Индустрия за пречистване на водата
3.1 DNP3 протокол
Както е описано в описанието на DNP3 в раздел 5.2, този протокол е популярен и в сектора на пречистване на водата. Типичните комуникационни носители включват Ethernet и серийни връзки.DNP3 обикновено използва портове 20000/UDP, 20000/TCP, 19999/UDP и 19999/TCP.
3.2 Протокол MODBUS
Както бе споменато по -горе в описанието на Modbus в раздела за енергийната индустрия, Modbus е по -популярният протокол за контрол в индустрията за пречистване на водата. Типичните комуникационни носители включват Ethernet и серийни шини. Modbus обикновено работи на порт 502/TCP.
4 Поле за автоматизация на сгради
В областта на автоматизацията на сградите Lonworks (известен също като Lontalk или ANSI/CEA 709.1B) е доминиращият протокол за комуникация, последван от Dynet и редица други протоколи за комуникация. Типичните комуникационни носители включват носител на електропровода, усукана двойка/Ethernet, оптика на влакната и RF. Основните комуникационни портове включват 2540/UDP, 2540/TCP, 2541/UDP и 2541/TCP.
4.1 Lonworks (Lontalk, или ANSI/CEA 709. 1- b)
Американската компания Echelon разработи мрежова платформа, базирана на протокола Lonworks, наричана още платформата Lonworks. Платформата се използва в много отрасли, включително производство на полупроводници, системи за контрол на осветлението, системи за управление на енергията, HVAC системи, системи за сигурност, домашна автоматизация, контрол на потребителските уреди, осветление/контрол на улиците на обществото и контрол на бензиностанции. климатични и вентилационни системи (HVAC).
ISO и IEC са предоставили стандартни номера за съвместимост на Lonworks ISO/IEC 14908-1, -2, -3 и -4 (ansi/cea -852). Lonworks също образува част от IEEE {-852). Lonworks също образува част от ieee {-852). Lonworks също представлява част от ieee 1473-). Специфични за приложението области на приложение. Китай одобри Lonworks като национален стандарт за контрол (GB/Z 20177. 1-2006) и като стандарт за сгради и умни общности (GB/T 20299. 4-2006). Съветът на Европейското производство на оборудване също прие Lonworks като част от контрола и мониторинга на домашните уреди - стандарт за спецификация на оперативната съвместимост на приложението.
4.2 Dynet
Dynet е патентован протокол, разработен от Dynalite (сега собственост на Philips Electronics).
Типичните комуникационни носители за Dynet включват RS -485 серийна шина, RS -232 серийна шина, Ethernet и инфрачервена.
4.3 Други протоколи
Има много други протоколи, използвани за изграждане на системи за автоматизация. Най-популярните включват Insteon, X10, Zigbee, X-Wave и KNX/Konnex.
5 Автоматизация на процесите (производство)
Протоколите на Fieldbus, които доминират в полето за автоматизация на процесите, включват PROFINET, Protocol Fieldbus Fieldbus Fieldbus и общият индустриален протокол CIP и неговите производни.IEC 61158 и IEC 61784 съдържат подробни описания на всеки от основните протоколи на Fieldbus и техните варианти.
5.1 DF1 протокол
DF1 е протокол за серийна комуникация, дефиниран в части D1 и F1 на протокола ANSI X3.28. Протоколът първоначално е разработен от Allen-Bradley (сега собственост на Rockwell Automation) и обикновено се използва като средство за предаване на програмируеми команди за комуникация на контролера (PCCC) на Allen-Bradley PLC.
5.2 Фондация Fieldbus протокол Fieldbus
Protocol Fieldbus Fieldbus Fieldbus е подходящ за основни и усъвършенствани модулиращи приложения за управление, както и за повечето дискретни сценарии за контрол, свързани с тези функции. Protocol Fieldbus Fieldbus Fieldbus има две реализации, работещи с различни скорости и в различни носители на предаване: H1 е най -често срещаното изпълнение, обикновено свързващо полеви устройства и работещ при 31.25 kbps; HSE (високоскоростен Ethernet) свързва компютъра на хоста, I/O подсистемите, шлюзовете и полевите устройства и работи със 100 Mbps. Protocol Fieldbus Fieldbus Fieldbus е приет като стандарт на Fieldbus в IEC 61804.
5.3 Протокол Profocol Profibus Profibus
Profibus е разработен от германския отдел за образование и изследвания BMBF. Той е достъпен в два варианта, от които по -често срещаният вариант е децентрализираният периферен (DP) протокол, който обикновено се използва за комуникация между централизирани контролери и сензори/задвижващи механизми, а другият вариант е протоколът за автоматизация на процесите (PA), който се използва за PCS за управление на процесите за наблюдение и контрол на измервателните устройства. В съответствие с IEC 61158-2. PA същият основен протокол за комуникация като DP, но PA работи със скорост 31,25 kpbs. DP и PA мрежите могат да бъдат свързани чрез съединител, като DP се използва като гръбнак. Протоколите на Profibus fieldbus са включени в стандартите IEC 61158 и IEC 61784.
5.4 Протокол Profinet IO
Концепцията на Profinet има две перспективи: Profinet CBA и Profinet IO, и двете могат да комуникират в една и съща автобусна система. Те могат да се експлоатират индивидуално или в комбинация, а подсистемата Profinet IO може да се използва като Profinet CBA система от другата гледна точка. Profinet IO е разработена за в реално време (RT) и изохронна (IRT) комуникация с разпределени периферни устройства, с цикъл от 10 милисекунди за комуникация в реално време, и цикъл на 1 ms или по-малко за комуникация в реално време. Profinet CBA е подходящ за компонентна комуникация чрез TCP/IP и за комуникация в реално време в модулната система инженеринг. И двата режима на комуникация могат да се използват паралелно. Profinet CBA има реакционен диапазон от 100 ms.
Протоколът на Profinet Fieldbus е включен в стандартите IEC 61158 и IEC 61784.
5.5 протокол CC-Link
CC-Link е протокол Fieldbus, разработен от Mitsubishi Electric в Япония и широко приет от други японски доставчици. Понастоящем общият брой устройства, използващи CC-Link, надвишава 6 милиона, обхващайки повече от 1, 000 различни устройства. Индустриалният Ethernet с помощта на протокола CC-Link може лесно да бъде интегриран с конвенционалните ИТ мрежи.
Има четири формата на CC-Link:
CC-Link CC-Link LT (Лека версия за устройства с ниски изисквания за комуникация) CC-Link Безопасност (Версия за висока надеждност, съвместима с IEC 61508 SIL3 и ISO 13849-1 CAT 4) CC-Link IE (индустриална етернетна версия) Типичната комуникационна среда CC-Link включва усукана паяка и влакнеста оптика. Типичните комуникационни носители на CC-Link включват кабели с усукани двойки и оптични влакна, асоциацията на партньорите на CC-Link предоставя списък на партньорите.
5.6 Общ индустриален протокол (CIP)
Общият индустриален протокол (CIP) се опитва да предостави обединена комуникационна архитектура за цялата производствена индустрия. CIP съдържа набор от съобщения и услуги за събиране на контрол, безопасност, синхронизация, движение, конфигурация и друга информация от приложения за автоматизация на производството. Протоколът се управлява от Асоциацията на доставчиците на отворени Devicenet (ODVA).
5.7 Протокол ControlNet
ControlNet е реализация на CIP, разработена от Allen-Bradley, която има вградена поддръжка за напълно излишни връзки и всички комуникации са плътно планирани за висока степен на детерминизъм.
Физическият слой Control е или RG -6 коаксиален кабел или оптична влакна, използвайки BNC конектори. ControlNet използва кодиране на Манчестър със скорост на шината от 5 Mbps. Слоят на връзката работи на цикъл, наречен Network Audding Time (NUT). Всяка гайка има две фази, първата фаза е запазена за редовни предавания на трафика, за да се гарантира възможности за предаване, а втората фаза се използва за непланирани предавания на трафика без никакви гаранции. Всяко гарантирано непланирано предаване на трафика. Максималният размер на рамката за ControlNet е 510 байта.
5.8 Протокол Devicenet
DeviceNet е друга реализация на CIP, разработена от Allen-Bradley.DeviceNet седи на върха на физическия слой на зоната на контролера (може) и използва технологията ControlNet, която е по-малко скъпа и по-здрава от традиционния RS -485- базиран протокол.
Степента на предаване на Devicenet е 125 kbps, 250 kbps и 500 kbps, а дължината на гръбнака е обратно пропорционална на скоростта на шината, т.е. съответно 500 метра, 250 метра и 125 метра. Повечето разгръщания използват режим на главен/подчинен, но могат да се използват и трансфери от точка до точка. Множество Masters съвместно съществуват в една логическа мрежа.
5.9 Ethernet/IP протокол
Ethernet/IP е внедряване на CIP протокола, разработен от Rockwell Automation. Приложният слой на протокола е CIP. Ethernet/IP е протокол на слоя на приложения, изграден отгоре на стандартния TCP/IP стек, който третира всички устройства в мрежата като единен набор от "обекти", използвайки съществуващата инфраструктура на Ethernet в долната част (независимо от скоростта). Целият Ethernet/IP стек може да бъде реализиран в софтуер на процесор с общо предназначение, без да е необходимо ASIC или полеви програмируем масив на портата (FPGA) .ethernet/IP използва 44818/TCP за изрични съобщения и 2222/UDP за имплицитни съобщения.
5.10 Ethercat протокол
EtherCat (Ethernet за технология за автоматизация на контрола) е протокол на Ethernet за технология за автоматизация на контрола с Ethertype от 0 x88a4, който прави IP маршрутизация чрез вмъкване на данни от рамката в UDP пакети. Ethercat не използва модел на цикъл на цикъл на възел. Вместо да обработва един кадър на възел на цикъл (време за актуализиране), EtherCat използва режим "на движение". Вместо просто да получава Ethernet Frames от устройствата, Ethercat чете данните, изпратени до устройствата, докато преминава през тях, интерпретира и копира като данни за обработване на всеки възел и по подобен начин вмъква входните данни, докато преминава. Данните с преминаването на Datagram. Много възли могат да бъдат адресирани с един кадър.
EtherCat мрежите могат да бъдат интегрирани чрез шлюзове с Canopen, Devicenet, Profibus и други протоколи. Технологичната група Ethercat е международна организация на потребители и доставчици; Към август 2009 г. тя се състои от повече от 1100 компании от 47 държави. Ethercat е включен като протокол Fieldbus в IEC 61158 и IEC 61788, а в протоколите IEC 61158 и IEC 61789. Ethercat като протокол Fieldbus е включен в стандартите IEC 61158 и IEC 61784. Ethercat използва портове 34980/UDP и 34980/TCP за маршрутизиране между Ethernet LAN.
5.11 EGD протокол (Ethernet Global Data)
Протоколът на Ethernet Global Data (EGD) е механизъм за комуникация, който дава възможност на процесора да споделя част от вътрешната си памет с един или повече други процесори при редовно планирана скорост на цикъла. Някои GE Fanuc PLC използват протокола EGD.
5.12 Протокол за перки
Fins е протокол, разработен от OMRON (японска компания за контрол) и се използва в по -новите си PLC. Обикновено работи на IP системи с помощта на порт 9600/UDP.
5.13 протокол за връзка на хоста
Host Link е протокол, разработен от OMRON за по -старата си PLC серия, но много по -нови OMRON PLC все още могат да комуникират с помощта на протокола HostLink. Това е RS -232 Protocol на шината въз основа на ASCII код.
5.14 SERCOS протокол (серийна комуникационна система в реално време)
SERCOS има строги изисквания в реално време и е особено подходящ за контрол на движението в области като рязане и формиране на метали, машинно сглобяване, опаковане, роботика, печат и обработка на материали. Протоколът се управлява от Sercos International, а настоящата версия е SERCOS III. SERCOS е дефиниран подробно в стандартите IEC 61158 и IEC 61784.
5.15 SRTP (Протокол за прехвърляне на заявка за услуга)
SRTP е протокол за комуникация на команда и данни към PLC чрез компютъра. Използва се от GE Fanuc PLC като протокол за комуникация на слоя на приложения.
5.16 протокол SINEC H1
SINEC H1 е протокол за транспортен слой, разработен от Siemens, върху който могат да се изпълняват различни протоколи на слоя на приложението. Големите характеристики на честотната лента на този протокол го правят идеален за предаване на големи обеми на данни.