הקדמה: הקרן לתקשורת תעשייתית

בארכיטקטורה של אוטומציה תעשייתית, פרוטוקול התקשורת פועל כמערכת העצבים, חיבור חיישנים, אקטוטורים, בקרים ומערכות חזון ליחידה קוהרסיבית, פונקציונלית.בחירת הפרוטוקול הנכון היא החלטה הנדסית קריטית המשפיעה ישירות על מערכת הדטרמיניזם, נתונים באמצעות חישוב, פתרון בעיות יעילות, והיקף ארוך טווח יותר של עשרות שנים, הנוף נשלט על ידי שתי פרדיגמות נפרדות: השדה ה-דוקטורטיסטי וגמבקי של אמריקה, ובינלאומית, המייצגת ובינלאומית, שני חלוצית, ובינלאומית, ובינלאומית, ובינלאומית, ו-אינטראקטיבית, ובינלאומית, ובינלאומית, חלוצית, ו-איי-איי-איי-איי-ת, מייצגת את פרוטוקול חלוצית, ו-איי-איי-אי, ו-אי-אי-אי-אי-אי-אי-אי-יבשתית, ו-יבשתית, ו-אי-יבשתית, ו-אי-אי-אי-אי-רפואית-רפואית-רפואית-יבשתית, ובינלאומית, ובינלאומית, היא יותר ויותר.

הבנת ההבדלים הטכניים והאסטרטגיים בין פרופ'בוס ו-EtherNet/IP חיונית לאינטגרטורים במערכת ולמהנדסי הצמח שמופעלות בעיצוב קווים חדשים או מודרניזציה של נכסים קיימים. בעוד פרופ'בוס מציע מורשת מושרשת עמוקה של עוצמה ואמינות בזמן אמת, Ether/IP מספק את רוחב הפס, שילוב והיקף הנדרש לתעשיית 4.0 והאינטרנט התעשייתי של הדברים (IoT) מספק השוואה טכנית מפורטת, שתסייע לפרוטוקולים ספציפיים לפרוטוקולים ספציפיים לפרוטוקולים לפרוטוקולים ספציפיים לקביעת דרישות הנדסיים.

מה זה פרופ'יבוס?

פרופ'יבוס (Process שדה Bus) הוא תקן שדה קלאסי שפותח בסוף שנות ה-80 על ידי קונסורציום של חברות גרמניות, אשר מאוחר יותר סטנדרטי תחת IEC 61158.זה נועד להחליף מקבילה עבור חיישנים ופועלים עם אוטובוס יחיד, דיגיטלי.למרות עליית האית'אנט התעשייתי, פרופ'בוס נשאר עבודה אמינה מאוד באלפי מתקנים ברחבי העולם, במיוחד בתהליך ייצור דיסקרטי.

אדריכלות טכנית: DP vs. PA

משפחת פרופ'יבוס מורכבת משתי גרסאות עיקריות המותאמות למגזרים שונים של אוטומציה:

  • (ה-FLT:0)Profibus DP (Decentralized Periphery): ההרחבה המהירה ביותר המשמשת לתקשורת בין PLCs לבין I/O מרחוק, כוננים, שסתום ופאנלים המפעילים.זה משתמש בשכבה פיזית RS-485 ופועלת בשיעורי נתונים עד FLT:212 Mbit/sFLT:3 DP מותאם אישית ליישומים מהירים של ניהול נתונים.
  • (FLT:0)Profibus PA (Process Automation): ההרחבה הזו מיועדת לתעשיית התהליך, חיבור כלי שדה כמו משדרים לחץ, מ"ר זרימה, ומיקומים באזורים מסוכנים.PA משתמשת בשכבה פיזית של מנצ'סטר (MBP) המאפשרת תקשורת נתונים ואספקת חשמל על אותו כבל תוך עמידה בדרישות בטיחותיות (Ex-i-i).

שכבת פיזיות וטופולוגיה

פרופ'יבוס DP מסתמכ על טופולוגיה של אוטובוס רב-דרופ באמצעות כבל מוגן, מעוות-pair (Type A). מאפיינים פיזיים מרכזיים כוללים:

  • (FLT:0) ,Segmentation: 1FLT:1 כל פלח יכול לתמוך מקסימום 32 צמתים.
  • (FLT:0) ,Distance:FLT:1 בשעה 12 Mbit /s, אורך המטבול המקסימלי הוא 100 מטרים.במהירויות נמוכות (93.75 kbit /s), קטע יכול להגיע 1,200 מטרים.
  • (FLT:0תנאים:0TERNATION: ERIbus דורש סיום אוטובוס פעיל בשני הקצוות של הקו הפיזי.הרשת של סיום התנגדות (בדרך כלל 390 הום, 220 הום, 390 הומא) חייבת להיות מופעלת כדי לתפקד כראוי.
  • (FLT:0)Connectors:FLT:1 מחבר רגיל הוא מחבר 9-pin D-Sub (נקבה) מחבר, בדרך כלל עם מחבר "נקבה" במכשיר.

מצבי שימוש אידיאליים

פרופ'בוס ידועה בזכות שליטתה של ה-FLT:0 (קביעת ההרחבה:0) והחזקה בסביבה רועשת מבחינה חשמלית.שליטה ברמת הגישה בינונית המופעלת על ידי פרופ'בוס מבטיחה זמן קבוע לחילופי נתונים, ללא קשר לעומס רשת.

  • קווי הרכב של Legacy
  • מעבדים עם מערכות Sims PCS 7 או S7-300/400.
  • יישומים הדורשים בטיחות פנימית (Profibus PA).
  • מערכות שבהן רשת בקרת אוויר-מתוק ומבודדת היא דרישה ביטחונית.

מה זה EtherNet/IP?

EtherNet/IP (פרוטוקול תעשייתי של EtherNet) הוא פרוטוקול Ethernet תעשייתי המנוהל על ידי ODVA (Open DeviceNet Vendors Association) הוא מתאים לפרוטוקול התעשייתי המשותף (CIP) לחומרת Ethernet סטנדרטית, למעשה מיזוג עולם ה-IT עם רצפת הצומח. Ethernet/IP ראה צמיחה חומרית עקב רוחב הפס הגבוה, הגמישות והאינטגרציה חלקה עם מערכות ארגוניות.

אדריכלות טכנית: CIP ו-Meaging Models

הליבה של EtherNet/IP היא CIP, המספקת מודל אובייקט משותף, ניהול נתונים ושירותי הודעות.CIP מגדיר שני סוגי הודעות עיקריים:

  • (FLT:0)Explicit Messaging (TCP/IP): 1 בשימוש עבור נתונים שאינם קריטיים, קשורים כגון פרמטרים של תצורה, אבחון, ותוכנית מעלה / הורדות. הודעות אלה מחלחלות ונמסרות באמצעות TCP, המספקים משלוח מובטח אך עם יותר גבוה.
  • (FLT:0)Implicit Messaging (UDP/IPIR): FLT ( 1:1 המשמש עבור זמן קריטי, בזמן אמת מידע I / O מידע ושליטה. הודעות אלה נשלחות באמצעות UDP, אשר עדיפות המהירות על פני המשלוח מובטח.המידע מוחלף באופן מחזורי על בסיס קבוע מראש מוגדר Packet Interval (I).

EtherNet/IP משתמש ב- CIP Sync כדי להשיג סינכרוניזציה של זמן המבוססת על פרוטוקול זמן של IEEE 1588 Precision Time Protocol (PTP) ו- CIP Motion עבור בקרת נהיגה מיומנת ומתואמת.

שכבת פיזיקליות וטופולוגיה (DLR)

מכיוון שהוא פועל על Ethernet סטנדרטי, EtherNet/IP ממנפיק את תשתיות ה-shelf, אך עם שיפורים תעשייתיים ספציפיים:

  • (ב) [ה]העיקרון] הוא כוכב, באמצעות מתגים מנוהלים.עבור עמידות גדולה יותר, FLT:2Device Level Ring (DLR)FLT:3 הוא תכונה קריטית.DLR מאפשר להיות מחווט בטופולוגיה טבעתית.
  • (FLT:0)Distance:FLT:1 סטנדרטי 100BASE-TX מגביל את קטע אחד עד 100 מטרים.עבור מרחקים ארוכים יותר, אופטיקה סיבים משמשים.
  • (FLT:0)Connectors:FLT:1 EtherNet / IP מכשירים בדרך כלל להשתמש מחברי RJ45 עבור מתקנים ממשלתיים וממ"ר D-coded מחברים לסביבות קשות (IP67).
  • (FLT:0Speed:03:03:EGIR 1) מהירות סטנדרטית היא 100 Mbit /s (Fast Ethernet), עם Gigabit Ethernet נתמך יותר ויותר עבור יישומים גבוהים.

מצבי שימוש אידיאליים

הכוח העיקרי של EtherNet/IP הוא FLT:0converigenceFLT:1 [הוא] מארגן את רשת רצפת הצמח עם רשת IT תאגידית, ומאפשר גישה לנתונים חסרי תקדים כוללים:

  • מרכזי הפצה ומיזוג (מערכות קוניטור, מיון).
  • בקרת מכונה מורכבת הדורשת מערכות ראייה, ניתוח מתקדם ונתוני נתונים גבוהים.
  • מתקני גרינפילד מחפשים סטנדרטיזציה על תשתית רשת אחת, מדרגת.
  • יישומים הדורשים שילוב הדוק עם מערכות ברמה גבוהה יותר כמו MES ו- ERP.

השוואה מפורטת: פרופ'יבוס לעומת EtherNet/IP

כאשר מחליטים בין שני הפרוטוקולים הללו, מהנדסים חייבים להעריך מגוון של מאפיינים תפעוליים וביצועים.הבאים הם התמוטטות שיטתית של ההבדלים המרכזיים שלהם.

שיעור נתונים ו- Throughput

ההבדל הבולט ביותר הוא מהירות גולמית. פרופ'ובוס DP שיאים ב-12 Mbit/s. EtherNet/IP פועל בבסיס של 100 Mbit/s.ההבדל הזה של כמעט 10x יש השלכות משמעותיות:

  • (FLT:0)ProfibusofFLT:1) הוא מספיק עבור החלפת מחזורי של נתונים I / O קטנים (למשל, 16 ע"י קלט ו 16 ע"י תפוקת למכשיר), לכונן נקודות, ומילים סטטוס.זה נאבק, עם זאת, עם העברות נתונים גדולות כמו עדכוני קושחה, תצורה, קבצים או נתונים ברזולוציה גבוהה.
  • (FLT:0)EtherNet/IPFLT:1 מצטיין בסביבות נתונים-intensive מצלמה חזון יחיד יכול לייעל מספר Mbit/s של נתונים, אשר מטופל בקלות על ידי 100 Mbit /s רשת. העדכונים הקושחה גדולים ניתן להשלים בתוך שניות ולא דקות.

התנהגות אמיתית ומציאות

שני הפרוטוקולים יכולים להשיג התנהגות ⁇ סטית, אך הם הולכים על זה אחרת:

  • (FLT:0)Profibusof 1 (Profibus DP) או מודל סקריפי של Master-slave.The Bus Cycle זמן מחושב ומאובטח לחלוטין.אם רשת מוגדרת כראוי, מערכת פרופ'בוס ישלים את החלפת הנתונים שלה בתוך חלון קבוע, צפוי, ללא קשר לעומס רשת זה הוא יתרון משמעותי עבור תיאום מהיר ולוגיקה.
  • (FLT:0EtherNet/IPIRFLT:1 נשען על מתגי Ethernet סטנדרטיים. Determinism על EtherNet / IP מושג באמצעות מתגים מנוהלים, צמצום התנגשויות באמצעות תקשורת מלאה-מורכבת.CIP Sync (IEEE 1588) מספק שעון גלובלי גבוה עבור תיאום תנועה.

Topology ו- Resilience

הטופולוגיה של רשת מגדירה את הפריסה הפיזית שלה ואת סובלנות ההאשמה:

  • (FLT:0)ProfibusveFLT:1 בהחלט משתמש בקו (שורה) טופולוגיה. a one break in the Bagbul או מכשיר מופעל ללא הגבלת זמן יכול לשבש תקשורת לכל נקודות התורמות למטה. בעוד החוזרים יכולים ליצור אדמוניות ברמת עמוד השדרה, קווי פרופ'בוס סטנדרטיים יש נקודות חד פעמיות משמעותיות של כשל.
  • (ב) [13] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

קלינג, מחברים, ומתקן

ההבדלים בשכבה הפיזית מכתיבים שיטות התקנה נפרדות:

  • (FLT:0)Profibus:FLT 1 דורש כבל ייעודי, מיוחד 2-wire מוגן עם מכשול אופייני של 150 הומס.האוטובוס חייב להיפסק עם רשת התנגדות מופעלת.בעיות אוטובוס דורש צג אוטובוס והבנה של מתחי A ו- B. incorrect wiring or Missing הוא מקור משותף של תקלות זעזועים.
  • (FLT:0EtherNet/IP:FLT:1 שימוש סטנדרטי, קטגוריה זולה 5e או Cat6a נחושת כרובד.The Infrastructure (switches, לוחות, כבלים) הוא חומרת סחורה.פתרון בעיות מבוצע באמצעות כלי IT סטנדרטיים כגון ping, trackways, ו- Network Analysisrs (למשל, Wirerk).

אבחון ופתרון בעיות

היכולת לאבחן במהירות תקלות ברשת היא קריטית לצמצום זמן השבת:

  • (FLT:0)ProfibusveFLT:1 , אבחון לעתים קרובות דורש צגים מיוחדים באוטובוס וoscilloscope כדי לבדוק את רמות האות על אוטובוס RS-485.הסטנדרט מציע טלגרמה אבחון, אבל לפרש אותם דורש ידע פרוטוקול עמוק.
  • (FLT:0)EtherNet/IPFLT:1 יתרונות מסיביים מכלים סטנדרטיים של אבחון IT. Managed מתגים לספק סטטיסטיקות נמל, ניגודי שגיאות, ופרוטוקול ניהול רשת פשוט (SNMP) ניתן לגשת אבחון ברמת המכשיר באמצעות שרתי אינטרנט משולבים במכשירים EtherNet/IP רבים.shooting הוא לעתים קרובות מהיר יותר ויותר מיוחד.

שיקולים אבטחת סייבר

אבטחה היא דאגה גוברת עבור מערכות בקרה תעשייתיות:

  • (FLT:0)ProfibusveFLT:1 תוכנן בעידן לפני אבטחת סייבר היה חשש עיקרי.אין לו מנגנוני אבטחה טמונים.עם זאת, טבעה הסידורי וטופולוגיה של האוטובוס הפיזי לעתים קרובות להפוך אותו לנכה אוויר, מתן אבטחה באמצעות בידוד.חבר רשת פרופ'ובוס לרשת תאגידית דורש שערים מיוחדים, אשר מציגה נדיבות.
  • (FLT:0)Ethernet/IPFLT:1 הוא פרוטוקול מבוסס TCP/IP, מה שהופך אותו פגיע להתקפות מבוססות IT (תולעים, הכחשת שירות) כמו כל רשת Ethernet אחרת. ODVA הגיבה עם FLT:2CIP אבטחה TMFLT 3:3, המספקת אימות ואמינות נתונים באמצעות TLS / הצפנה A.

לעשות את הבחירה הנכונה עבור הצי שלך

ההחלטה בין פרופ'יבוס ו-EtherNet/IP תלויה לעתים קרובות פחות בעליונות טכנית ויותר בתיאום המערכת האקולוגית ובאסטרטגיה ארוכת טווח.

פרויקט Greenfield

עבור מתקנים חדשים, (FLT:0EtherNet / IP הוא בדרך כלל הבחירה המומלצת.FreaLT:1 ), השוק הוא מגמה חזקה לעבר Ethernet תעשייתי. בניית קו חדש עם פרופ'יבוס מנעול אותך לתוך טכנולוגיה מורשת, מה שהופך את האינטגרציה העתידית עם מערכות IT ותעשייה 4.0 יוזמות מורכבות ויקרות יותר.העלות של מתגים וקנולינג עבור Ether / IP היא בדרך כלל נמוכה יותר מאשר הרכיבים המיוחדים הדרושים עבור רכיבי פרופ'וב.

מודרניזציה של Brownfield Modernization

עבור מתקנים קיימים עם בסיס גדול של מכשירי פרופ'יבוס, rip-and-replace הוא לעתים נדירות ההחלטה הכלכלית הטובה ביותר.האמינות של קווי פרופ'יבוס קיימים יכולה להיות ממונף במשך עשרות שנים כדי להגיע.

  • שמור על קווי DP/PA הקיימים של I/O ו-חיישנים.
  • הוסף a EtherNet/IP backbone לתקשורת בקר-לבקר ברמה גבוהה, HMIs ו איסוף נתונים.
  • השתמש בפרוטוקולים שבהם נדרש חילופי נתונים.

מערכת אקולוגית וגורמים אזוריים

הבחירה מוכתבת לעתים קרובות על ידי הספק המועדף.מתקנים סטנדרטיים על Rockwell Automation (Allen-Bradley) ישתמשו כמעט אך ורק על ידי ספקי שירותי אוטומציה של סימנס עדיין למצוא את פרופ'יבוס (או יורשו, פרופ'נט) להיות הבחירה Native ונתמכת היטב.הבנת הדומיננטיות השוק האזורי וזמינות של חומרים מקומיים עם מומחיות מסוימת היא שיקול עסקי מעשי.

אסטרטגיות אינטגרציה וההגירה

מתקנים רבים פועלים סביבה מעורבת, הדורשת תקשורת חלקה בין רשתות פרופ'יבוס ורשת EtherNet/IP.

פרוטוקולים ופרוטוקולים קשורים

שערי פרוטוקול ייעודיים (מספקים כמו כלבוס, הילשר ו-ProSoft) מאפשרים החלפת נתונים שקופה בין מאסטר פרופ'יבוס לבין סורק EtherNet/IP.מכשירים אלה פועלים כגשר, ממיפוי כתובות רישום פנימיות. לדוגמה, סימנס PLC על פרופ'יבוס יכול לקרוא ולכתוב נתונים מ-Bradley PLC ב-Ether/IP דרך שער, מה שהופך את כל המערכת להיראות כמו מפעילת מאוחדת.

תפקיד פרופ'ינט ומגמות עתידיות

חשוב לציין כי יורשו הישיר של פרופ'בוס הוא פרופ'ינט, לא EtherNet/IP. Profinet הוא פרוטוקול Ethernet תעשייתי המתחרה ישירות עם EtherNet/IP. בעוד שמתקנים פרופ'יובוס יישארו במשך עשרות שנים, מתקנים חדשים המבוססים על סימנס נודדים לפרופ'ינט.

מסקנה

פרופ'יבוס ו-EtherNet/IP מייצגים שתי תקופות נפרדות באוטומציה התעשייתית. Profibus הוא תקן שדהבוס בוגר, בעל עוצמה, שנבנה הבסיס לתקשורת במפעל דיגיטלי.זה נשאר בחירה מצוינת עבור יישומים ספציפיים הדורשים בטיחות פנימית (PA) או שבו שינוי סטטרניסטי, מבודד אוטובוס מעדיף בתוך מערכת אקולוגית מוכחת של Ether/IP הוא הבחירה המודרנית, גבוהה, גמישה, המאפשרת מתודולוגיה ומערכת נתונים מתקדמת, יעילה, המיועדת, יעילה, ומערכת הפעלה מתקדמת, יעילה, יעילה, יעילה, ומערכת אבטחה מתקדמת, מתקדמת, מתקדמת, ומערכת אבטחה מתקדמת, מתקדמת, מתקדמת, מתקדמת.