Kot vodilno podjetje na področju industrijske avtomatizacije imajo Siemensovi vodilni protokoli ključno vlogo v sistemih avtomatizacije. Protokoli vodila Siemens obsegajo različne tipe, od katerih vsak podpira različne scenarije uporabe in komunikacijske zahteve.
I. Pregled Siemensovih vodilnih protokolov
Protokoli vodila Siemens so specifikacije in standardi, ki se uporabljajo za omogočanje podatkovne komunikacije med napravami. Ti protokoli segajo od enostavne serijske komunikacije do kompleksne industrijske komunikacije Ethernet in so primerni za različne sisteme avtomatizacije in nadzorna omrežja. Izbira protokola vodila Siemens je odvisna od dejavnikov, kot so specifični scenarij uporabe, hitrost prenosa podatkov, komunikacijska razdalja, združljivost naprave in stroški.
II. Glavni protokoli Siemens Bus
1. Protokol PROFIBUS
PROFIBUS (Process Field Bus) je protokol fieldbus, ki ga je razvil Siemens in se pogosto uporablja v sektorju industrijske avtomatizacije. Protokol PROFIBUS vključuje več različic, od katerih sta najpomembnejši PROFIBUS-DP (decentralizirane periferne naprave) in PROFIBUS-PA (avtomatizacija procesov).
- PROFIBUS-DP: Uporablja se predvsem za visoko{1}}podatkovno komunikacijo na ravni naprave, kot je komunikacija med PLC-ji in porazdeljenimi V/I, pogoni in senzorji. Podpira glavni-podrejeni komunikacijski način, kjer ena glavna postaja (npr. PLC) komunicira z več podrejenimi postajami (npr. porazdeljeni V/I moduli). PROFIBUS-DP ponuja visoke komunikacijske hitrosti in podpira ciklično izmenjavo podatkov ter naprave, ki jih je mogoče parametrirati.
- PROFIBUS-PA: Zasnovan posebej za avtomatizacijo procesov, se uporablja za komunikacijo med instrumenti in senzorji ter nadzornimi sistemi v potencialno eksplozivnih okoljih (kot so kemične tovarne). Za zagotavljanje varnosti in zanesljivosti prenosa podatkov uporablja intrinzično varno tehnologijo prenosa.
2. Protokol PROFINET
PROFINET je komunikacijski protokol naslednje-generacije, ki ga je razvil Siemens na podlagi tehnologije Industrial Ethernet. Podpira izmenjavo-podatkov v realnem času in komunikacijo TCP/IP ter zagotavlja celovito omrežno rešitev za sektor industrijske avtomatizacije. Protokol PROFINET ni samo združljiv s tradicionalnimi tehnologijami fieldbus (kot je PROFIBUS), temveč podpira tudi napredne funkcije, kot so porazdeljena avtomatizacija, nadzor gibanja, varna funkcionalnost-in varnost omrežja.
Glavne značilnosti protokola PROFINET vključujejo:
- Zmogljivost v-realnem času: podpira IRT (Isochronous Real{1}}Time) komunikacijo, ki zagotavlja prenos in obdelavo podatkov v-realnem času.
- Prilagodljivost: podpira različne omrežne topologije (kot so zvezdasta, linearna in drevesna), kar uporabnikom omogoča načrtovanje omrežij glede na njihove posebne potrebe.
- Integracija: zmožnost integracije s široko paleto naprav in sistemov, kot so PLC-ji, senzorji, aktuatorji in roboti.
- Varnost: Zagotavlja različne varnostne mehanizme, kot so preverjanje pristnosti, šifriranje podatkov in nadzor dostopa, da se zagotovi varnost omrežnih komunikacij.
3. Protokol MPI
MPI (Multi{0}}Point Interface) je lastniški serijski komunikacijski protokol, ki ga je razvil Siemens in se uporablja predvsem za podatkovno komunikacijo in programiranje/odpravljanje napak med Siemensovimi PLC-ji. Protokol MPI ima zmerne komunikacijske hitrosti in preprosto povezljivost, zaradi česar je primeren za-majhne sisteme avtomatizacije in laboratorijska okolja. Vendar ima protokol MPI zaradi svoje lastniške narave in omejitev hitrosti komunikacije razmeroma omejeno uporabo v-industrijskih sistemih avtomatizacije.
4. AS-protokol vmesnika
AS-Interface (Actuator Sensor Interface) je protokol, ki temelji na tehnologiji serijskega vodila in se uporablja predvsem za nizko-prenos podatkov in scenarije nizko-cenovnega nadzora. Poenostavi povezavo med senzorji in aktuatorji ter krmilnim sistemom, kar zmanjša stroške ožičenja in namestitve. Protokol vmesnika AS- podpira različne vrste senzorjev in aktuatorjev, kot so binarni senzorji, analogni senzorji in aktuatorji, ter zagotavlja preproste komunikacijske mehanizme in funkcije za odkrivanje napak.
5. Protokol PPI
PPI (Point-to-Point Interface) je komunikacijski protokol, ki ga je razvil Siemens posebej za PLK serije S7-200. Zgrajen je na osnovi strojne opreme omrežja RS-485 in podpira podatkovno komunikacijo in odpravljanje napak pri programiranju med PLC-ji. Protokol PPI uporablja komunikacijski model glavni-podrejeni, ki izvaja izmenjavo podatkov prek preprostih navodil za branje omrežja (NetR) in pisanje omrežja (NetW). Čeprav je bil protokol PPI široko uporabljen v seriji PLC-jev S7-200, so ga postopoma nadomestili drugi protokoli v naprednejših sistemih avtomatizacije zaradi omejitev v njegovi komunikacijski hitrosti in funkcionalnosti.
III. Drugi sorodni protokoli
Poleg zgoraj omenjenih glavnih protokolov Siemens ponuja tudi druge protokole in standarde vmesnikov, povezane s komunikacijo prek vodila, kot sta Modbus in OPC UA. Ti protokoli se pogosto uporabljajo in igrajo pomembno vlogo na področju industrijske avtomatizacije.
- Modbus: odprt komunikacijski protokol, ki se pogosto uporablja na področju industrijske avtomatizacije. Podpira različne komunikacijske medije in metode prenosa (kot sta serijska komunikacija in Ethernet) ter zagotavlja bogat podatkovni model in komunikacijske funkcije. Protokol Modbus je zaradi njegove odprtosti in združljivosti naklonjen številnim proizvajalcem opreme in sistemskim integratorjem.
- OPC UA: Protokol poenotene arhitekture, ki temelji na tehnologiji OPC (OLE za nadzor procesov). Podpira izmenjavo podatkov med-platformami in med-prodajalci ter interoperabilnost ter zagotavlja odprto, varno in zanesljivo podatkovno komunikacijsko platformo za sisteme industrijske avtomatizacije. Protokol OPC UA ponuja široke možnosti uporabe v -sistemih industrijske avtomatizacije velikega obsega in na področju pametne proizvodnje.