ارتباطات نقش مهمی در PLC دارد. جدا از IO های سخت افزاری سنتی، پروتکل های ارتباطی تنوع و انعطاف بیشتری را برای تبادل داده ها با ابزارهای مختلف فراهم می کنند. شما باید با لایه‌های OSI و انواع پورت‌های سخت‌افزار ارتباطی مورد استفاده در PLC آشنایی داشته باشید تا کل چرخه ارتباطات را به شکلی بهتر درک کنید. در اینجا روش های ارتباطی مختلف مورد استفاده در PLC را مشاهده خواهیم کرد

 

انواع پروتکل های ارتباطی (communication protocols)

در اینجا، من انواع مختلف پروتکل های ارتباطی مورد استفاده برای اتوماسیون فرآیندها در PLC را فهرست می کنم.

  • اترنت/IP
  • پروفیباس
  • مدباس
  • اینترباس
  • ProfiNet
  • ControlNet
  • DeviceNet
  • دایرکت نت
  • CompoNet
  • RAPIENet
  • EtherCAT
  • MelsecNet
  • Optomux
  • پروتکل DF-1
  • پروتکل HostLink
  • MECHATROLINK
  • DH- بزرگراه داده
  • PPI- نقطه به نقطه
  • پاورلینک اترنت
  • MPI- رابط چند نقطه ای
  • EGD- داده های جهانی اترنت
  • رابط سنسور محرک AS-i
  • OSGP- پروتکل شبکه هوشمند را باز کنید
  • DNP3- پروتکل شبکه توزیع شده
  • SDS- پروتکل سیستم توزیع شده هوشمند
  • PieP- پروتکل تبادل تصویر فرآیند
  • SRTP- پروتکل حمل و نقل درخواست خدمات
  • BSAP- پروتکل ناهمزمان استاندارد بریستول
  • FINS- پروتکل سرویس شبکه رابط کارخانه
  • HART- پروتکل مبدل از راه دور آدرس پذیر بزرگراه
  • پروتکل های استاندارد توصیه شده (RS-232، RS-422 و RS-485)

اینها مهمترین پروتکل های ارتباطی هستند که برای PLC و سایر اتصالات شبکه استفاده می شوند. این پروتکل ها توسط برندهای مختلف نرم افزار PLC پشتیبانی می شوند. در ادامه پرکاربرد ترین آن ها را شرح می دهیم.

اترنت/IP

این پروتکلی است که تحت پروتکل صنعتی مشترک (CIP) که یک پروتکل لایه برنامه باز است، کار می کند. این یک نسخه پیشرفته از اترنت استاندارد است که فقط برای اهداف داخلی و تجاری مفید است. اما نه برای کاربردهای صنعتی

تمام دستگاه‌های موجود در یک شبکه را به‌عنوان مجموعه‌ای از اشیا تعریف می‌کند و همه آن‌ها را به یک استاندارد متصل می‌کند. این پروتکل توسط Rockwell Automation توسعه یافته است.

پروتکل های مشابه با این استانداردها Profinet، ControlNet، DeviceNet و RAPIEnet هستند. آنها در لایه های OSI متفاوت هستند و عملکردهای جداگانه خود را دارند که آنها را از یکدیگر متمایز می کند. آنها توسط فروشندگان مختلف تولید شده اند.

مدباس

Modbus پروتکلی است که برای انتقال اطلاعات از طریق خطوط سریال یا اترنت، بر اساس تکنولوژی master-slave استفاده می شود.

در اینجا ما دو نوع دستگاه در این ارتباط داریم. دستگاه هایی که درخواست اطلاعات می کنند Modbus Master و دستگاه هایی که اطلاعات را ارائه می دهند Modbus Slaves نامیده می شوند.

بیشتر به Modbus RTU، Modbus ASCII و Modbus TCPIP طبقه بندی می شود. این پروتکل توسط Modicon (اکنون اشنایدر الکتریک) توسعه یافته است.

پروفیباس

این شبیه به Modbus RTU است که روی ارتباط خط سریال نیز کار می کند. تنها تفاوت این است که آن متعلق به زیمنس اتوماسیون است.

Optomux

این یک پروتکل شبکه سریال است که روی RS-232/RS-485 کار می کند و بر اساس استاندارد ASCII کار می کند. توسط Opto22 توسعه یافته است.

پروتکل های مشابه با این استانداردها Interbus و DirectNet هستند.

DF-1

این یک پروتکل بایت گرا ناهمزمان است که فقط برای برقراری ارتباط با دستگاه های Rockwell مبتنی بر RS-232 استفاده می شود.

اینترباس

این یک پروتکل شبکه سریال است که روی RS-232/RS-485 کار می کند و بر اساس استاندارد RTU کار می کند. این پروتکل توسط Phoenix Contact توسعه داده شده است.

HostLink

این یک پروتکل شبکه سریال است که روی RS-232/RS-485 کار می کند و بر اساس استاندارد RTU کار می کند. این فقط روی PLC های Omron کار می کند. این توسط Omron توسعه یافته است.

بزرگراه داده (DH+)

این پروتکلی است که توسط Rockwell Automation توسعه یافته و از سیگنال های دیفرانسیل جفت شده با ترانسفورماتور استفاده می کند. به این معنی که ایستگاه های فرستنده و گیرنده نیازی به یکسان بودن پتانسیل زمینی ندارند.

با مفهوم سیگنالینگ دیفرانسیل کار می کند. از دو سیم برای انتقال داده استفاده می کند و داده ها با اختلاف ولتاژ در دو سیم نشان داده می شود. در اینجا داده ها با ولتاژهای دیفرانسیل حمل می شوند، نویز به راحتی در دو سیم حذف می شود.

برای ارتباط از انتقال نیمه دوبلکس استفاده می کند. این یک پروتکل بسیار قدیمی است و فقط در PLC های Rockwell استفاده می شود. امروزه منسوخ شده و به ندرت مورد استفاده قرار می گیرد. بر روی پروتکل رمز عبور کار می کند و از خطوط ترانک با قطره استفاده می کند.

نقطه به نقطه (PP)

همانطور که از نام آن پیداست، این یک پروتکل ارتباطی است که فقط برای برقراری ارتباط بین دو دستگاه متصل استفاده می شود. این بایت گرا است و تمام دوبلکس است.

رابط حسگر واقعی (ASI)

این پروتکلی است که برای اتصال تمام سنسورها و محرک ها در یک میدان با یک کابل دو هادی استفاده می شود.

سیم کشی و نیروی انسانی انجام شده برای اتصال تجهیزات میدانی به PLC را کاهش می دهد. این در تکنولوژی Master-Slave کار می کند.

پروتکل Smart Grid Open

این پروتکل برای اتصال تمام دستگاه های الکتریکی در یک شبکه برق از طریق ارتباط و تبدیل آن به یک سیستم شبکه هوشمند توسعه یافته است. این دستگاه ها متر، ماژول های کنترل بار مستقیم، پنل های خورشیدی، دروازه ها و سایر دستگاه های شبکه هوشمند هستند.

به دلیل استفاده از ارتباطات، کلیه اطلاعات به صورت ایمن و کارآمد منتقل می شود. تا کل سیستم شبکه برق به روشی بهتر برای عملکرد تبدیل شود.

CAN (شبکه منطقه کنترل کننده) باز

این پروتکل یک پروتکل لایه کاربردی است که با استفاده از پیام همتا با دستگاه های مختلف ارتباط برقرار می کند. این یک سیستم ارتباطی برده چند استاد است و دارای یک فرهنگ لغت شی است که شامل تمام عملکردهای یک دستگاه است.

این یک وسیله ارتباطی واقعی است و دارای اشیاء ارتباطی استاندارد برای داده‌های بی‌درنگ (PDO)، داده‌های پیکربندی (SDO)، مُهر زمان، پیام همگام‌سازی، پیام اضطراری، پیام راه‌اندازی، پیام NMT، و پیام کنترل خطا و سایر داده‌ها است. .

در پیکربندی سخت‌افزاری، نکته‌ای که باید به خاطر داشت این است که برای برقراری ارتباط کل پیوند، نیاز به خاتمه در دستگاه انتهایی دارد.

HART (مبدل از راه دور آدرس پذیر بزرگراه)

HART پروتکلی است که در آن داده های دیجیتال بر روی سیگنال آنالوگ سنتی ۴-۲۰ میلی آمپر قرار می گیرند. به طوری که کاربر هم اطلاعات آنالوگ و هم اطلاعات دیجیتال را دریافت می کند.

ترانسمیتر ها و محرک های میدانی مجهز به HART در اتوماسیون صنعتی کاربرد زیادی دارند. همانطور که کاربر تمام اطلاعات و تنظیمات کالیبراسیون را در یک گوشه در دفتر دریافت می کند.

 

Baud Rate چیست؟

پروتکل های ارتباطی به سه بخش اساسی مانند میزان باود، طول شبکه و تعداد گره ها وابسته هستند.

نرخ باود به عنوان سرعت ارتباط نیز شناخته می شود. نرخ انتقال داده در شبکه را Baud Rate می نامند. واحد نرخ باود بیت بر ثانیه (b/s) است. به عبارت ساده، به عنوان “تعداد داده های منتقل شده در هر ثانیه” محاسبه می شود.

تبدیل نوع داده باینری برای Baud Rate

سیستم باینری بر پایه بیت است و بیت یا ۰ یا ۱ است.

Nibble 1 =  ۴ بیت

۱ بایت = ۸ بیت

۱ کلمه = ۲ بایت = ۱۶ بیت

۱ دو کلمه = ۴ بایت = ۳۲ بیت

از کدام پروتکل ارتباطی PLC باید استفاده کرد؟

اگر می خواهید با تعداد بیشتری گره با سرعت بیشتری ارتباط برقرار کنید، اترنت بهترین انتخاب است. شما می توانید جزئیات مربوط به اترنت را در اینجا بخوانید.

اگر طول شبکه شما بیش از ۲۵ کیلو متر است، باید از پروتکل Control Net استفاده کنید.

جمع بندی

اینها پروتکل های ارتباطی عمومی هستند که در PLC استفاده می شوند. جدای از این موارد، بسته به تولیدکنندگان مختلف، تعداد بیشتری نیز موجود است.

و همچنین بخش‌های اساسی پروتکل مانند نرخ Baud (سرعت ارتباط)، طول شبکه و تعداد گره‌های پشتیبانی شده توسط هر پروتکل، پوشش داده شد.