De communicatieprotocollen die worden gebruikt in industrieel controlesysteem IC's variëren sterk tussen industrieën, regio's en leveranciers.
1 Power Industry
1.1 IEC 60870-5
IEC 60870-5 is waarschijnlijk het meest populaire internationale protocol voor substationautomatisering. In de Verenigde Staten is het het functionele equivalent van DNP3, dat delen van IEC 60870-5 gebruikt om de basis te bieden voor de datalinklaag. Er zijn een aantal begeleidende normen ontwikkeld, waaronder het volgende:
IEC 60870-5-101: voor stroomsystemen gerelateerd aan afstandsbediening en externe bescherming, een communicatietransportprotocol met monitoring- en besturingsfuncties IEC 60870-5-103: een transportprotocol om interoperabiliteit te bereiken tussen veiligheidsbeschermingsapparaten en substationcontrolesysteemapparatuur IEC 60870-5-104: is een uitbreiding van IEC {3}}. Bevat variaties op transport-, netwerk-, link- en fysieke laagservices en suites voor connectiviteit met TCP/IP en andere transporten (ISDN, X.25 frame -relais, enz.) IEC 60870-5 Typische communicatiemedia omvatten Ethernet en Serial, waarbij typische poorten 2404/UDP en 2404/TCP zijn.
1.2 Gedistribueerd netwerkprotocol 3. 0 (dnp3)
DNP3 wordt veel gebruikt in Noord -Amerika, voornamelijk als vervanging voor de IEC 60870-5 Family of Protocols. Het werd ontwikkeld als een serieel protocol in het begin van de jaren negentig, maar versies van de UDP/IP- en TCP/IP -varianten bestaan ook vandaag. Er zijn veel overeenkomsten tussen DNP3 en IEC 60870-5, als verschillende leden van de IEC 60870-5 ontwikkelingscommissie die tijdens het ontwikkelingsproces wordt gelaten om te creëren als een resultaat, de data -links tussen Dnp3 en IEC. 60870-5 zijn zeer vergelijkbaar in de datalinklaag, maar de bovenste lagen van de protocollen zijn meer verschillend.
DNP3 wordt voornamelijk gebruikt in de Noord -Amerikaanse machtsindustrie, maar het protocol is ook doordrongen van de water- en afvalwaterindustrie. Volgens een onderzoek van Newton-Evans Research gebruikte meer dan de helft van de Noord-Amerikaanse elektrische nutsbedrijven UDP/IP- of TCP/IP-variantversies van het DNP3-protocol in 2008.
Onderzoekers ontwikkelen momenteel beveiligingsuitbreidingen naar DNP3 die naar verwachting naar links codering en belangrijke managementdiensten bieden.
Typische communicatiemedia voor het DNP3 -protocol omvatten Ethernet- en seriële verbindingen, en poorten die typisch worden gebruikt door DNP3 zijn 20000/UDP, 20000/TCP, 19999/UDP en 19999/TCP.
1.3 Foundation FieldBus (Foundation Fieldbus)
Het Foundation Fieldbus -protocol is het belangrijkste veldbusprotocol in verschillende industriële processen. Het wordt voornamelijk gebruikt voor proces/fabrieksautomatisering en is geïmplementeerd in verschillende installaties, waaronder energiecentrale/generatorbesturing en controle van de productie van halfgeleiders. Fieldbus communicatiemedia zijn onder meer Twisted Pair en Fiber Optics. Typische poorten omvatten 1089/UDP, 1089/TCP, 1090/UDP, 1090/TCP, 1091/UDP en 1091/TCP.
Een openbare lijst van de FieldBus Protocol-ondersteunde apparaten van de Foundation is beschikbaar op de FieldBus Foundation-website. Leden van de FieldBus Foundation omvatten meer dan 350 toonaangevend besturingssysteem en leveranciers van instrumentatie, evenals een aantal eindgebruikers.
1.4 Communicatieprotocol voor intercontrolecentrum (ICCP)
ICCP (IEC 60870-6/tase.2) wordt gebruikt voor communicatie tussen controlecentra, voornamelijk in de energiebehandeling. In de VS worden ICCP-netwerken vaak gebruikt voor nutsbedrijfscoördinatie-gebruikelijke hulpprogramma's met transmissie-bewerkingen, zoals transmissie, distributie en energiecentrales in verschillende regio's, waar aansluitende serviceproviders in deze verschillende regio's kunnen worden gebruikt om de input en uitvoer van stroom tussen verschillende regio's te coördineren. Typisch gebruik van poort 102/TCP.
1.5 Modbus -protocol
Modbus is het meest populaire besturingsprotocol op alle gebieden vanwege de eenvoud van gebruik, gratis downloadbaarheid en royaltyvrije implementatie.
Intelligente apparaten zoals PLC's en relais gebruiken vaak het Modbus -protocol of zijn varianten om te communiceren met eenvoudige apparaten zoals externe RTU's. Naast het Modbus Standard Protocol is ModBus + een van de meest voorkomende varianten. Een lijst met Modbus -leden (bedrijven en ontwikkelaars die tot de Modbus Developers Group behoren) is beschikbaar op de Modbus -website. Deze lijst bevat een korte beschrijving van de individuele leden en de producten die door elk lid zijn vervaardigd. Een lijst met Modbus -leveranciers, een lijst met Modbus -apparatuur en een lijst met bedrijven die ModBus System Integration Services aanbieden, worden ook verstrekt.
Er zijn een aantal ModBus -varianten, Modbus RTU is een open standaard, binair gecodeerd protocol dat communicatie mogelijk maakt via een seriële verbinding, Modbus ASCII is een open standaard, ASCII gecodeerd protocol die Serial Connections ondersteunt en een functie -code voor het MODBUS RTU voor het MODBUS RTU is voor het MODBUS RTU. lading. Modbus/TCP is een open standaard die de ModBus RTU-payload in een TCP-pakket inkapselt met enkele beperkingen op de functiecodes. Modbus/udp varieert door leverancier, maar meestal Modbus/TCP wordt verzonden via UDP.MODBUS + is een uitgebreide high-speed (1mbps) Versie die TOOKSE-media-toegangsbeheersing gebruikt, maar Modic. eigen protocol. Enron (of Daniels) Modbus is het standaard Modbus -protocol met leveranciersextensies die 32- bitwaarden behandelen als één register in plaats van twee.jbus is een versie van het Modbus -protocol met kleinere adresvariaties.
Typische communicatiemedia voor Modbus omvatten Ethernet- en seriële poorten (RS485 Twee-draads is heel gebruikelijk). Modbus communiceert meestal op poort 502/TCP.
2 olie- en gasindustrie
Er zijn geen duidelijke mainstream gepatenteerde protocollen voor de olie- en gasindustrie. De industrie gebruikt een verscheidenheid aan protocollen zoals DNP3, IEC 60870-5 en Modbus. Sectie 1 bespreekt deze protocollen meer diepte. Een verscheidenheid aan veldbusprotocollen, zoals het Foundation Fieldbus -protocol Feildbus, zijn ook te vinden in veel olie- en gasfaciliteiten.
Communicatie in de olie- en gasindustrie wordt vaak draadloos verzonden om stroom- en drukgegevens te leveren aan PLC's via RTU's en sensoren. PLC's uitvoeren veiligheids- en beveiligingssystemen en goed controlesystemen. enz.
2.1 DNP3 en IEC 60870-5
Een bespreking van DNP3 en IEC 60870-5 wordt gegeven in de sectie Power Industry van paragraaf 5.2. Een lijst met olie- en gasbedrijven die DNP3 en IEC 60870-5 gebruiken, is beschikbaar op de website van Triangle MicroWorks Inc.
Typische communicatiemedia omvatten Ethernet- en seriële verbindingen. DNNP3 gebruikt meestal poorten 20000/UDP, 20000/TCP, 19999/UDP en 19999/TCP, terwijl IEC 60870-5 doorgaans 2404/UDP en 2404/TCP gebruikt.
2.2 Modbus -protocol
Modbus is een populair besturingsprotocol in de olie- en gassector zoals beschreven in de beschrijving van Modbus in paragraaf 5.2. Ook is het Foundation Fieldbus -protocol populair op petrochemisch veld.
Typische communicatiemedia omvatten Ethernet- en seriële poorten (RS485 Twee draad is heel gebruikelijk.) Modbus draait meestal op poort 502/TCP.
3 waterbehandelingsindustrie
3.1 DNP3 -protocol
Zoals beschreven in de beschrijving van DNP3 in paragraaf 5.2, is dit protocol ook populair in de waterbehandelingssector. Typische communicatiemedia omvatten Ethernet- en seriële verbindingen. Dnnp3 gebruikt meestal poorten 20000/UDP, 20000/TCP, 19999/UDP en 19999/TCP.
3.2 Modbus -protocol
Zoals hierboven vermeld in de beschrijving van Modbus in het gedeelte over de energiebe -industrie, is Modbus het meer populaire besturingsprotocol in de waterbehandelingsindustrie. Typische communicatiemedia omvatten Ethernet en seriële bussen. Modbus draait meestal op poort 502/TCP.
4 Building Automation Field
Op het gebied van gebouwautomatisering is Lonworks (ook bekend als Lontalk of ANSI/CEA 709.1B) het dominante communicatieprotocol, gevolgd door DyNet en een aantal andere communicatieprotocollen. Typische communicatiemedia zijn onder meer stroomlijndrager, Twisted Pair/Ethernet, Fiber Optics en RF. Grote communicatiepoorten omvatten 2540/UDP, 2540/TCP, 2541/UDP en 2541/TCP.
4.1 lonworks (lontalk, of ansi/cea 709. 1- b)
Het Amerikaanse bedrijf Echelon heeft een netwerkplatform ontwikkeld op basis van het Lonworks -protocol, ook wel het Lonworks -platform genoemd. Het platform wordt gebruikt in vele industrieën, waaronder de productie van halfgeleiders, lichtcontrolesystemen, energiebeheersystemen, HVAC -systemen, beveiligingssystemen, thuisautomatisering, controle van het consumentenapparaat, openbare straatverlichting/monitoring/controle/controle en tankstationcontrole. Typische toepassingen voor Lonworks worden gebruikt als een thermostaat die communiceert met PCS en PCS en PLC's via het LONTIDATE TO COORDINATE TO COOLDATIATE SYSTEEM (HVAC) via het LONTILATION -SYSTEEM (HVAC) in een gebouw. Airconditioning en ventilatiesystemen (HVAC).
ISO and IEC have granted LonWorks platform compatibility standard numbers ISO/IEC 14908-1, -2, -3, and -4 (ANSI/CEA-852).LonWorks also forms part of IEEE 1473-L (train networking, Locomotive networking) as well as several other Toepassingsspecifieke toepassingsgebieden. China heeft Lonworks goedgekeurd als een nationale controlestandaard (GB/Z 20177. 1-2006) en als standaard voor gebouwen en slimme communities (GB/T 20299. 4-2006). De European Equipment Manufacturers Council heeft ook Lonworks aangenomen als onderdeel van de controle en monitoring van huishoudelijke apparaten - de specificatienorm van de interoperabiliteit van de toepassing.
4.2 Dynet
DyNet is een eigen protocol ontwikkeld door Dynalite (nu eigendom van Philips Electronics). DYNET-apparaten omvatten hun eigen programmeerbare controllers en communiceren via een point-to-point model.
Typische communicatiemedia voor dynet omvatten RS -485 seriële bus, rs -232 seriële bus, Ethernet en Infrared.
4.3 Andere protocollen
Er worden veel andere protocollen gebruikt voor het bouwen van automatiseringssystemen. De meest populaire omvatten Inston, X10, Zigbee, X-Wave en KNX/KONNEX.
5 Procesautomatisering (productie)
De FieldBus -protocollen die het veld Procesautomatisering domineren, omvatten Profinet, de Foundation Fieldbus -protocolveldbus en de gemeenschappelijke industriële protocol CIP en zijn derivaten. EC 61158 en IEC 61784 bevatten gedetailleerde beschrijvingen van elk van de belangrijkste veldbusprotocollen en hun varianten.
5.1 DF1 -protocol
DF1 is een serieel communicatieprotocol gedefinieerd in delen D1 en F1 van het ANSI X3.28 -protocol. Het protocol werd oorspronkelijk ontwikkeld door Allen-Bradley (nu eigendom van Rockwell Automation) en wordt vaak gebruikt als een middel om programmeerbare controller communicatiecommando's (PCCC) te verzenden naar Allen-Bradley PLC's.
5.2 Foundation Fieldbus Protocol Fieldbus
De Foundation FieldBus -protocolveldbus is geschikt voor eenvoudige en geavanceerde modulerende besturingstoepassingen, evenals de meeste discrete controlescenario's die aan deze functies zijn gekoppeld. De Foundation FieldBus -protocolveldbus heeft twee implementaties die met verschillende snelheden worden uitgevoerd en op verschillende transmissiemedia: H1 is de meest voorkomende implementatie, meestal verbindt veldapparaten en werkt op 31,25 kbps; HSE (High Speed Ethernet) verbindt de hostcomputer, I/O -subsystemen, gateways en veldapparaten en draait op 100 Mbps. Foundation FieldBus Protocol Fieldbus is aangenomen als een veldbusstandaard in IEC 61804.
5.3 Procesveldbusprotocolprofibus
Profibus is ontwikkeld door de Duitse onderwijs- en onderzoeksafdeling BMBF. Het is beschikbaar in twee varianten, waarvan de meer gebruikelijke variant het gedecentraliseerde perifere (DP) -protocol is, dat meestal wordt gebruikt voor communicatie tussen gecentraliseerde controllers en sensoren/actuatoren, en de andere variant is het procesautomatisering (PA) protocol, dat wordt gebruikt voor de procescontrolesysteem PC's om te controleren en te controleren en te controleren in explosief of hazend. In overeenstemming met IEC 61158-2. PA Hetzelfde basiscommunicatieprotocol als DP, maar PA werkt met een snelheid van 31,25 kPBS. DP- en PA -netwerken kunnen worden aangesloten via een koppeling, met DP gebruikt als de ruggengraat. PROFIBUS FIELDBUS -protocollen zijn opgenomen in de IEC 61158- en IEC 61784 -normen.
5.4 PROFINET IO -protocol
Het Profinet -concept heeft twee perspectieven: Profinet CBA en Profinet IO, die beide kunnen communiceren op hetzelfde bussysteem. Ze kunnen individueel of in combinatie worden bediend, en het Profinet IO-subsysteem kan worden gebruikt als een PROFINET CBA-systeem vanuit het andere perspectief. Profinet IO is ontwikkeld voor realtime (RT) en isochrone (IRT) communicatie met gedistribueerde perifere apparaten, met een cyclustijd van 10 milliseconds voor realtime communicatie RT en een cyclus van 1 ms of minder is van 1 ms of minder ischronous communicatie IRT-drui's. Profinet CBA is geschikt voor op componenten gebaseerde communicatie via TCP/IP en voor realtime communicatie in modulaire systeemtechniek. Beide communicatiecommunicatiemodi kunnen parallel worden gebruikt. De Profinet MKBA heeft een reactietijdbereik van 100 ms.
Het Profinet FieldBus -protocol is opgenomen in de normen IEC 61158 en IEC 61784.
5.5 CC-Link-protocol
CC-Link is een veldbusprotocol ontwikkeld door Mitsubishi Electric in Japan en op grote schaal aangenomen door andere Japanse leveranciers. Momenteel is het totale aantal apparaten dat CC-Link gebruik, meer dan 6 miljoen, met meer dan 1, 000 verschillende apparaten. Industriële Ethernet met behulp van het CC-Link-protocol kan eenvoudig worden geïntegreerd met conventionele IT-netwerken.
Er zijn vier CC-link-formaten:
CC-Link CC-Link LT (lichtgewicht versie voor apparaten met lage communicatie-eisen) CC-Link Safety (versie met hoge betrouwbaarheid, compliant met IEC 61508 SIL3 en ISO 13849-1 Cat 4) CC-Link IE (industriële Ethernet-versie) Typische CC-Link Communication Media omvatten Twisted-Pair en Fiber Optics. Typische CC-Link-communicatiemedia zijn onder meer Twisted Pair-kabels en glasvezel, de CC-Link Partner Association biedt een lijst met partners.
5.6 Common Industrial Protocol (CIP)
De Common Industrial Protocol (CIP) probeert een uniforme communicatie -architectuur te bieden voor de gehele productie -industrie. CIP is een uniform applicatielaagprotocol voor protocollen zoals Ethernet/IP, DeviceNet, Componet, en ControlNet.CIP bestaat uit een complete set berichten en diensten die worden gebruikt om controle, veiligheid, veiligheid, beweging, beweging, beweging, en andere informatie en andere informatie en andere informatie en andere informatie en andere informatie voor productieauto's. CIP bevat een set berichten en services voor het verzamelen van besturingselement, veiligheid, synchronisatie, beweging, configuratie en andere informatie uit toepassingen voor productieautomatisering. Het protocol wordt beheerd door de Open DeviceNet Leverers Association (ODVA).
5.7 ControlNET -protocol
ControlNet is een CIP-implementatie ontwikkeld door Allen-Bradley die ingebouwde ondersteuning heeft voor volledig redundante linkkabels, en alle communicatie is nauw gepland voor een hoge mate van determinisme.
De fysieke laag van de controlet is RG -6 coaxkabel of vezeloptiek met behulp van BNC -connectoren. ControlNet maakt gebruik van Manchester -codering met een bussnelheid van 5 Mbps. De linklaag werkt op een cyclus genaamd de Network Update Time (NUT). Elke moer heeft twee fasen, de eerste fase is gereserveerd voor reguliere verkeerstransmissies om transmissiemogelijkheden te garanderen, en de tweede fase wordt gebruikt voor ongeplande verkeerstransmissies zonder enige garanties. elke gegarandeerde ongeplande verkeerstransmissie. De maximale framegrootte voor ControlNet is 510 bytes.
5.8 Devicenet -protocol
Devicenet is een andere CIP-implementatie ontwikkeld door Allen-Bradley.Devicenet zit bovenop het Controller Area Network (CAN) fysieke laag en maakt gebruik van ControlNet-technologie, die goedkoper en robuuster is dan het traditionele RS -485- gebaseerde protocol.
De baudrente van Devicenet zijn 125 kbps, 250 kbps en 500 kbps, en de lengte van de ruggengraat is omgekeerd evenredig met de bussnelheid, dwz respectievelijk 500 meter, 250 meter en 125 meter. De meeste implementaties gebruiken master/slave-modus, maar point-to-point transfers kunnen ook worden gebruikt. Meerdere Masters bestaan naast elkaar op een enkel logisch netwerk. Devicenet is zorgvuldig ontworpen om stabiel te werken in complexe elektromagnetische omgevingen.
5.9 Ethernet/IP -protocol
Ethernet/IP is een implementatie van het CIP -protocol ontwikkeld door Rockwell Automation. De toepassingslaag van het protocol is CIP. Ethernet/IP is een applicatielaagprotocol gebouwd bovenop de standaard TCP/IP -stack, die alle apparaten op het netwerk behandelt als een uniforme set van "objecten", waarbij de bestaande Ethernet -infrastructuur onderaan wordt gebruikt (ongeacht de snelheid). De gehele Ethernet/IP-stack kan worden geïmplementeerd in software op een algemene processor zonder de noodzaak van een ASIC of Field Programmable Gate Array (FPGA). Ethernet/IP gebruikt 44818/TCP voor expliciete berichten en 2222/UDP voor impliciete berichten.
5.10 Ethercat -protocol
Ethercat (Ethernet for Control Automation Technology) is een Ethernet -protocol voor besturingsautomatiseringstechnologie met een EtherType van 0 X88A4, wat IP routeerbaar maakt door framegegevens in UDP -pakketten in te voegen. Ethercat gebruikt geen model per cyclus per knooppunt. In plaats van één frame per knooppunt per cyclus te verwerken (updatetijd), gebruikt EtherCat een "on-the-fly" -modus. In plaats van eenvoudigweg Ethernet -frames van de apparaten te ontvangen, leest Ethercat de gegevens die naar de apparaten zijn verzonden terwijl deze erdoorheen gaan, interpreteert en kopieert deze als procesgegevens bij elk knooppunt en voegt de invoergegevens op dezelfde manier in. Gegevens als het datagram voorbijgaat. Veel knooppunten kunnen worden aangepakt met een enkel frame.
Ethercat -netwerken kunnen worden geïntegreerd via gateways met Canopen, Devicenet, Profibus en andere protocollen. De Ethercat Technology Group is een internationale organisatie van gebruikers en leveranciers; Vanaf augustus 2009 bestaat het uit meer dan 1.100 bedrijven uit 47 landen. Ethercat is opgenomen als een veldbusprotocol in IEC 61158 en IEC 61788 en in de IEC 61158 en IEC 61789 -protocollen. Ethercat als een veldbusprotocol is opgenomen in de normen IEC 61158 en IEC 61784. Ethercat gebruikt poorten 34980/UDP en 34980/TCP voor het routeren tussen Ethernet Lans.
5.11 EGD -protocol (Ethernet Global Data)
Het Ethernet Global Data (EGD) -protocol is een communicatiemechanisme waarmee een CPU een deel van zijn interne geheugen kan delen met een of meer andere CPU's met een regelmatig geplande cyclussnelheid. Bepaalde G Fanuc PLC's gebruiken het EGD -protocol.
5.12 vinnen protocol
FINS is een protocol ontwikkeld door Omron (een Japans controlebedrijf) en gebruikt in zijn nieuwere PLC's. Het draait meestal op IP-compatibele systemen met behulp van poort 9600/UDP.
5.13 Host Link Protocol
Hostlink is een protocol ontwikkeld door Omron voor zijn oudere PLC -serie, maar veel nieuwere Omron PLC's kunnen nog steeds communiceren met behulp van het HostLink -protocol. Het is een RS -232 busprotocol op basis van ASCII -code.
5.14 SERCOS-protocol (serieel realtime communicatiesysteem)
Sercos heeft strikte realtime vereisten en is met name geschikt voor bewegingscontrole in gebieden zoals metaalknippen en vormen, machinemontage, verpakking, robotica, afdrukken en materiaalbehandeling. Het protocol wordt beheerd door Servos International en de huidige versie is SERCOS III. SERCOS wordt gedetailleerd gedefinieerd in de normen IEC 61158 en IEC 61784.
5.15 SRTP (Service Request Transfer Protocol)
SRTP is een protocol voor opdracht en gegevenscommunicatie naar de PLC via de pc. Het wordt gebruikt door GE Fanuc PLC's als een communicatieprotocol voor toepassingslaag.
5.16 Sinec H1 -protocol
Sinec H1 is een transportlaagprotocol ontwikkeld door Siemens waarop verschillende applicatielaagprotocollen kunnen worden uitgevoerd. De grote bandbreedte -eigenschappen van dit protocol maken het ideaal voor de overdracht van grote datavolumes.