Коммуникация

Обзор

В современной промышленной автоматизации в большинстве своем используются цифровые шинные системы. Они осуществляют коммуникацию между уровнем оператора, уровнем управления и датчиками/исполнительными элементами. Семейство продуктов SINAMICS предлагает во всех группах изделий встроенные коммуникационные интерфейсы, с помощью которых легко и просто может быть выполнено подключение к важнейшим системам полевых шин.

Ниже кратко описываются свойства и специальные области применения различных шинных систем.

Введение

Некоторые протоколы были разработаны под конкретные приложения и демонстрируют в них свои преимущества. Но они практически не подходят для других задач, так как протокол не может или может лишь частично выполнить соответствующие требования пользователя. Примерами специальных протоколов являются BacNet (специализированная шина для автоматизации зданий) или AS-Interface (для простого соединения исполнительных механизмов и сенсорной техники). Другие протоколы являются по настоящему универсальными и успешно используются повсеместно в самых разных приложениях, в автоматизации как производственных, так и
технологических процессов. Примерами таких протоколов являются PROFIBUS и PROFINET. В первую очередь PROFINET благодаря своей открытости и гибкости позволяет реализовывать как простые, так и высокосложные структуры автоматизации со стандартной и Motion-Control-приводной техникой. Поэтому на новых установках или при расширении теперь должен использоваться только PROFINET. PROFINET дает гарантии будущего развития системы и обеспечивает преимущества при вводе в эксплуатацию, работе и техобслуживании.

USS и Modbus RTU

USS (Universelles serielles Schnittstellen-протокол от Siemens AG, 1992) и Modbus RTU предлагают в качестве простых протоколов полевой шины как циклические, так и ациклические службы. Используя физику шины RS485, до - 32 участников межет быть объединено в сеть через один сегмент шины и подключено к системе управления верхнего уровня. Эти протоколы чаще всего используются при не слишком высоких требованиях к скорости передачи и обработки данных.

AS-Interface

AS-Interface это рентабельная система для нижнего уровня средств автоматизации. AS-Interface был разработан для соединения в сеть двочиных датчиков и исполнительных элементов и их подключения к более высокому уровню управления. Важными заданными параметрами при разработке были простой и удобный монтаж при низкой стоимости подключения. AS-Interface часто используется тогда, когда необходимо построить не требующую больших затрат сеть из множества исполнительных элементов и датчиков. Примерами этого являются транспортные установки в аэропортах, на почте или в пищевой/вкусовой промышленности.

BACnet MS/TP

BacNet MS/TP (Building Automation and Control Networks Master- Salve/Token Passing) это еще одна система полевых шин на базе RS485, которая в основном используется в сфере автоматизации зданий. BacNet MS/TP определяет различные службы, как то использование данных, обработка ошибок и событий, обработка изменения значений, управление устройствами и сетями, а также различные типы объектов. Совместимость обеспечивается за счет единых служб и процедур, которые зафиксированы в т.н. прикладных профилях. Такие профили предлагаются для самых разных приложений. Разработанные специально для турбомашин (как то приводы насосов, вентиляторов и компрессоров) преобразователи частоты SINAMICS G120P / SINAMICS G120 используют прикладной профиль „BacNet Application specific controller“ для автоматизации зданий.

CANopen

CANopen это коммуникационный протокол на базе CAN, который в основном используется в технике автоматизации и для построения сети в рамках сложных устройств. Задуманный изначально как полевая шина для соединения в сеть устройств в приложениях управления перемещениями, к примеру, в транспортно-загрузочных устройствaх, он между тем находит все большее применение в области медицинских приборов, автоматизации транспорнтных средств, построения сетей на железных дорогах и судах, а также при автоматизации зданий. И в CANopen совместимость обеспечивается через прикладные профили и профили устройств, в которых из всего многообразия возможностей, предлагаемых спецификацией шины, выбирается точно соответствующая решаемой задаче или используемому устройству. Преобразователи с управляющим модулем CU230P-2 CAN поддерживают профиль устройств „CiA 402 электрические приводы“.

PROFIBUS

PROFIBUS, с более чем 35 миллионами инсталляций по всему миру, является самой распространенной системой полевых шин, определяющий технические и функциональные особенности последовательной системы полевых шин, с помощью которой возможно построение распределенных сетей из полевых устройств автоматизации нижнего (уровень датчиков/исполнительных механизмов) и среднего диапазона мощностей (уровень ячейки). В технологии обычно используется вариант PROFIBUS DP (децентрализованная периферия). Этот оптимизированный по скорости вариант специально разработан для коммуникации систем автоматизации с децентрализованными периферийными станциями и приводами. PROFIBUS DP характеризуется коротким временем реакции и высокой помехозащищенностью.

PROFINET

промышленного Ethernet для промышленной автоматизации. Коммуникация IT, обмен данными и циклическая технологическая коммуникация объединяются через PROFINET в одной коммуникационной среде. Тем самым PROFINET обеспечивает сквозную коммуникацию от уровня оператора до уровня оборудования, предлагает инжиниринг в масштабе всей системы и использует проверенные стандарты из мира IT, к примеру, TCP/IP и UDP, для коммуникации до уровня оборудования включительно:
• пригодная для промышленного использования инсталляционная техника
• поддержка реального времени
• детерминизм
• интеграция децентрализованных полевых устройств
• простое сетевое администрирование и диагностика
• защита от несанкционированного доступа
• эффективная, не зависящий от изготовителя, среда разработки
• задачи управления перемещениями с тактовой синхронизацией
PROFINET использует стандартный TCP/IP для не критического по времени обмена данными, к примеру, для параметрирования, конфигурирования, ввода в эксплуатацию и диагностики. Для коммуникации в режиме реального времени при передаче данных процесса PROFINET предлагает следующие варианты:
• реальное время (RT): RT использует возможность управления приоритетом коммуникационного стека участников на шине. Тем самым обеспечивается скоростная передача данных со стандартными сетевыми компонентами.
• изохронное реальное время (IRT): IRT обеспечивает строго детерминированную, циклическую передачу данных с коротким временем реакции и минимальной фазовой флуктацией для высокотехничных задач управления перемещениями. Обычно необходимые для Ethernet-систем коммутаторные компоненты интегрированы в преобразователи, что обеспечивает оптимальную монтажную компоновку и разводку для каждого конкретного случая использования. В номенклатуре выпускаемых изделий SINAMICS во всех линиях продуктов можно найти соответствующие модули, которые с помощью PROFINET могут быть интегрированы в решения автоматизации с SIMOTION или SIMATIC S7 CPU.

Обзор способов коммуникации

Protocols	SINAMICS G							SINAMICS S
	G110	G120C	G120P/G120	G120		G110D	G120D	S110	S120
			CU230P‑2 Control Unit	CU240B‑2 Control Unit	CU240E‑2 Control Unit		CU240D Control Unit	CU305 Control Unit	CU310‑2 Control Unit
USS	✓	✓	✓	✓	✓	–	–	✓	✓
Modbus RTU	–	✓	✓	✓	✓	–	–	–	–
BACnet MS/TP	–	–	✓	–	–	–	–	–	–
CANopen	–	✓	✓	–	–	–	–	✓	–
AS-Interface	–	–	–	–	–	✓	–	–	–
PROFIBUS DP	–	✓	✓	✓	✓	–	✓	✓	✓
PROFINET	–	–	–	–	–	–	✓	✓	✓