Оскільки рівень промислової автоматизації продовжує зростати, важливість технології промислових шин стає все більш очевидною. Будучи однією з основних технологій у промисловому секторі, промислові шини відіграють життєво важливу роль у забезпеченні ефективного зв’язку та обміну даними між пристроями. Промислова шина відноситься до набору спільних сигнальних ліній, які використовуються для передачі інформації та полегшення зв’язку між модулями; під керуванням головного пристрою він служить шляхом для передачі інформації на певний приймальний пристрій.
Залежно від розташування автобуси можна класифікувати на зовнішні, внутрішні та-чипові. Звичайні зовнішні шини включають RS-232, RS-485, USB і CAN (рис. 1); загальні внутрішні шини включають HT, I²C і SPI (рис. 2); і загальні системні шини включають шини даних, шини керування та шини адреси.
Зовнішня шина
Внутрішня шина
Звичайні промислові автобуси
CAN автобус
CAN (Controller Area Network) — це послідовний протокол зв’язку, стандартизований ISO. Шина CAN — це послідовний протокол передачі даних, розроблений німецькою компанією Bosch на початку 1980-х років для полегшення обміну даними між численними системами контролю та тестування в сучасних автомобілях. Це багато-головна шина, яка може використовувати виту-пару, коаксіальний кабель або оптичне волокно як середовище зв’язку. Максимальна швидкість зв'язку може досягати 1 Мбіт/с.
Автобус EtherCAT
EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology) – це високо-протокол промислового зв’язку Ethernet, розроблений спеціально для-промислових систем керування в реальному часі. Запроваджений у 2003 році Beckhoff Automation з Німеччини, це відкритий міжнародний стандарт.
У мережі EtherCAT дані передаються через кільцеву або лінійну топологію мережі. Кожен підлеглий пристрій зчитує дані, які йому потрібні, а потім негайно передає пакет даних наступному підлеглому пристрою; цей процес називається «обробкою на льоту».
ProfiNet Bus
ProfiNet — це вдосконалена комунікаційна система, яка підтримує розподілену автоматизацію, розроблена Siemens та Асоціацією користувачів ProfiBus. ProfiNet=ProfiBus + Ethernet; він адаптує провідну-підлеглу архітектуру ProfiBus до Ethernet і є стандартом шини автоматизації на основі технології Industrial Ethernet. Він не тільки підтримує різні топології, полегшуючи системну інтеграцію та розширення, але також сумісний з існуючими інтерфейсами та протоколами Ethernet; Він не лише дозволяє-контролювати виробничі лінії в режимі реального часу, але й надає послуги передачі даних в Інтернеті та хмарі через TCP.
Шина Modbus
Протокол зв’язку Modbus був винайдений компанією Modicon у 1979 році та був одним із найперших протоколів шини, які використовувалися в промислових умовах. Існує кілька версій протоколу зв’язку Modbus, серед яких Modbus RTU, Modbus ASCII і Modbus TCP є найбільш поширеними.
міркування
Щоб відповідати різним вимогам різних сценаріїв застосування, слід уточнити такі фактори:
① Вимоги до своєчасності: виберіть промислову шину з високо-можливостями передавання на основі вимог до своєчасності передавання інформації під час виробничого процесу. Деякі поширені високошвидкісні-промислові шини включають EtherCAT, Profinet і EtherNet/IP. Ці шини мають низьку затримку та високу пропускну здатність, що робить їх придатними для сценаріїв із високими вимогами до швидкості зв’язку.
② Вимоги до обсягу даних і реального-часу: вибір відповідної промислової шини потребує врахування обсягу даних і вимог-реального часу. Деякі шини, як-от CAN і DeviceNet, підходять для сценаріїв із малими обсягами даних і низькими вимогами-реального часу, тоді як Modbus і ProfiBus підходять для сценаріїв із помірними обсягами даних і високими-вимогами реального часу.
③ Надійність і відмовостійкість: враховуйте потенційні ризики в промислових середовищах, наприклад перешкоди та збої обладнання. Наприклад, шина ControlNet пропонує потужні можливості-відмовостійкості, що робить її придатною для сценаріїв, які потребують високої надійності. Крім того, деякі шини, як-от EtherCAT і ProfiNet, мають автоматичне виявлення та само-відновлення, забезпечуючи надійний зв’язок.
④ Гнучкість і сумісність: чи потрібно системі обмінюватися даними з кількома пристроями та обладнанням від різних виробників – ще один фактор, який слід враховувати. Деякі промислові шини, як-от Modbus і OPC UA, пропонують чудову взаємодію та сумісність пристроїв, що робить їх-підходящими для сценаріїв, які потребують зв’язку з кількома пристроями.
Етапи процесу
Перш ніж вибрати відповідний промисловий автобус, рекомендується виконати такі дії:
① Аналіз вимог: всебічно врахуйте виробничий процес, вимоги до обладнання та інші конкретні потреби, щоб уточнити конкретні характеристики, необхідні для промислового автобуса.
② Дослідження ринку: отримайте детальне розуміння функцій, сценаріїв застосування, частки ринку та вартості різних промислових автобусів. Інформацію можна отримати, читаючи відповідні звіти, відвідуючи галузеві виставки та консультуючись із професіоналами.
③ Оцінка постачальника: Звернення до різних постачальників промислових автобусів допоможе вам краще зрозуміти продуктивність, технічну підтримку та інші послуги, які пропонують кожен.
④ Технічна перевірка: за допомогою практичної перевірки та тестування порівняйте продуктивність і надійність різних промислових шин у системі (на основі таких показників, як цикл передачі шини, тактовий цикл, робоча частота та пропускна здатність шини), щоб вибрати оптимальне рішення.
Зауваження
Після вибору відповідного промислового автобуса зверніть увагу на наступні аспекти:
① Сумісність пристроїв: переконайтеся, що пристрої сумісні з вибраною промисловою шиною та підтримують відповідні протоколи зв’язку.
② Топологія: виберіть відповідну топологію шини-наприклад, шину, зірку, дерево або кільце-на основі системних вимог.
③ Ефективне технічне обслуговування: ознайомтеся з процедурами технічного обслуговування та усунення несправностей промислової шини, належним чином плануйте й керуйте мережею промислової шини, щоб забезпечити стабільний і надійний зв’язок.
Насамкінець, вибираючи промисловий автобус, зважайте на довгострокове-планування та масштабованість, щоб уникнути частих замін і модернізацій.