Ker stopnja industrijske avtomatizacije še naprej narašča, je pomen tehnologije industrijskih vodil vse bolj očiten. Kot ena od osrednjih tehnologij v industrijskem sektorju imajo industrijska vodila ključno vlogo pri omogočanju učinkovite komunikacije in izmenjave podatkov med napravami. Industrijsko vodilo se nanaša na niz skupnih signalnih linij, ki se uporabljajo za prenos informacij in olajšanje komunikacije med moduli; pod nadzorom glavne naprave služi kot pot za prenos informacij do določene sprejemne naprave.
Glede na njihovo lokacijo lahko vodila razvrstimo v zunanja vodila, notranja vodila in-vodila na čipu. Pogosta zunanja vodila vključujejo RS-232, RS-485, USB in CAN (slika 1); običajna notranja vodila vključujejo HT, I²C in SPI (slika 2); in skupna sistemska vodila vključujejo podatkovna vodila, krmilna vodila in naslovna vodila.
Zunanje vodilo
Notranji avtobus
Običajni industrijski avtobusi
Avtobus CAN
CAN (Controller Area Network) je serijski komunikacijski protokol, standardiziran s strani ISO. Vodilo CAN je serijski podatkovni komunikacijski protokol, ki ga je razvil Bosch iz Nemčije v zgodnjih osemdesetih letih prejšnjega stoletja za lažjo izmenjavo podatkov med številnimi nadzornimi in preskusnimi sistemi v sodobnih avtomobilih. Je več-glavno vodilo, ki lahko kot komunikacijski medij uporablja kabel s prepleteno-žico, koaksialni kabel ali optična vlakna. Največja komunikacijska hitrost lahko doseže 1 Mbps.
EtherCAT Bus
EtherCAT (Ethernet za tehnologijo nadzorne avtomatizacije) je visoko{0}}zmogljiv industrijski ethernetni komunikacijski protokol, zasnovan posebej za-industrijske nadzorne sisteme v realnem času. Leta 2003 ga je uvedel Beckhoff Automation iz Nemčije in je odprt mednarodni standard.
V omrežju EtherCAT se podatki prenašajo prek obročaste ali linearne topologije omrežja. Vsaka podrejena naprava prebere podatke, ki jih potrebuje, in nato takoj posreduje podatkovni paket naslednji podrejeni napravi; ta proces se imenuje "procesna obdelava".
ProfiNet Bus
ProfiNet je napreden komunikacijski sistem, ki podpira porazdeljeno avtomatizacijo, ki sta ga razvila Siemens in Združenje uporabnikov ProfiBus. ProfiNet=ProfiBus + Ethernet; prilagaja glavno-podrejeno arhitekturo ProfiBus Ethernetu in je standard vodila za avtomatizacijo, ki temelji na tehnologiji industrijskega etherneta. Ne podpira le različnih topologij, kar olajša sistemsko integracijo in razširitev, ampak je tudi združljiv z obstoječimi vmesniki in protokoli Ethernet; Ne omogoča samo-nadzora proizvodnih linij v realnem času, temveč tudi zagotavlja podatkovne storitve za splet in oblak prek TCP.
Vodilo Modbus
Komunikacijski protokol Modbus je izumil Modicon leta 1979 in je bil eden prvih protokolov vodila, uporabljenih v industrijskih okoljih. Obstaja več različic komunikacijskega protokola Modbus, pri čemer se najpogosteje uporabljajo Modbus RTU, Modbus ASCII in Modbus TCP.
Premisleki
Da bi izpolnili različne zahteve različnih scenarijev uporabe, je treba pojasniti naslednje dejavnike:
① Zahteve glede pravočasnosti: izberite industrijsko vodilo z-hitrimi prenosnimi zmogljivostmi na podlagi zahtev glede pravočasnosti prenosa informacij med proizvodnim procesom. Nekatera pogosta-hitrostna industrijska vodila vključujejo EtherCAT, Profinet in EtherNet/IP. Ta vodila imajo nizko zakasnitev in visoko pasovno širino, zaradi česar so primerna za scenarije z visokimi zahtevami po komunikacijski hitrosti.
② Zahteve glede obsega podatkov in realnega-časa: izbira ustreznega industrijskega vodila zahteva upoštevanje količine podatkov in zahtev-časa. Nekatera vodila, kot sta CAN in DeviceNet, so primerna za scenarije z majhnimi količinami podatkov in nizkimi-zahtevami v realnem času, medtem ko sta Modbus in ProfiBus primerna za scenarije z zmernimi količinami podatkov in višjimi-zahtevami v realnem času.
③ Zanesljivost in odpornost na napake: upoštevajte možna tveganja v industrijskih okoljih, kot so motnje in okvare opreme. Na primer, vodilo ControlNet ponuja robustne-zmožnosti tolerance napak, zaradi česar je primerno za scenarije, ki zahtevajo visoko zanesljivost. Poleg tega imajo nekatera vodila, kot sta EtherCAT in ProfiNet, samodejno zaznavanje in zmožnosti samo-popravljanja, kar zagotavlja zanesljivo komunikacijo.
④ Prilagodljivost in interoperabilnost: Ali mora sistem komunicirati z več napravami in opremo različnih proizvajalcev, je še en dejavnik, ki ga je treba upoštevati. Nekatera industrijska vodila, kot sta Modbus in OPC UA, ponujajo odlično interoperabilnost in združljivost naprav, zaradi česar so-primerna za scenarije, ki zahtevajo komunikacijo z več napravami.
Koraki postopka
Pred izbiro ustreznega industrijskega avtobusa je priporočljivo slediti naslednjim korakom:
① Analiza zahtev: Izčrpno preučite proizvodni proces, zahteve glede opreme in druge posebne potrebe, da pojasnite posebne značilnosti, zahtevane za industrijski avtobus.
② Raziskava trga: pridobite podrobno razumevanje funkcij, scenarijev uporabe, tržnega deleža in stroškov različnih industrijskih avtobusov. Informacije lahko pridobite z branjem ustreznih poročil, obiskom industrijskih sejmov in posvetovanjem s strokovnjaki.
③ Ocena prodajalca: Kontakt z različnimi dobavitelji industrijskih avtobusov vam bo pomagal bolje razumeti delovanje, tehnično podporo in druge storitve, ki jih ponuja vsak.
④ Tehnična validacija: s praktično validacijo in testiranjem primerjajte zmogljivost in zanesljivost različnih industrijskih vodil znotraj sistema (na podlagi meritev, kot so cikel prenosa vodila, takt, delovna frekvenca in pasovna širina vodila), da izberete optimalno rešitev.
Opomba
Po izbiri ustreznega industrijskega avtobusa bodite pozorni na naslednje vidike:
① Združljivost naprav: Zagotovite, da so naprave združljive z izbranim industrijskim vodilom in podpirajo ustrezne komunikacijske protokole.
② Topologija: izberite ustrezno topologijo vodila-kot je vodilo, zvezda, drevo ali obroč-glede na sistemske zahteve.
③ Učinkovito vzdrževanje: Razumeti postopke vzdrževanja in odpravljanja težav za industrijsko vodilo ter ustrezno načrtovati in upravljati omrežje industrijskega vodila, da zagotovite stabilno in zanesljivo komunikacijo.
Nazadnje, pri izbiri industrijskega avtobusa razmislite o dolgoročnem-načrtovanju in razširljivosti, da se izognete pogostim zamenjavam in nadgradnjam.