Studiu Comparativ al Arhitecturilor și Performanțelor Rețelelor Industriale Standardizate

Ethernet industrial (IE) este numele dat de utilizarea de protocoale de reţea Ethernet, într-un mediu industrial, pentru automatizare şi control al procesului. O serie de tehnici sunt utilizate pentru a adapta protocolul Ethernetului industrial pentru nevoile proceselor industriale, care trebuie să asigure un comportament în timp real. Prin utilizarea protocoalelor non-brevetate, sisteme de automatizare de la diferiţi producători pot fi interconectate pe o întreagă instalaţie de proces. Ethernetul industrial intră pe piaţa interconexiunilor calculatoarelor cu costuri reduse şi îmbunătăţite performanţe de comunicare între controlorii industriali.

Componentele IE utilizate în proces, trebuie să fie proiectate pentru a lucra în medii dure, cu temperaturi extreme, umiditate, şi vibraţii care depăşesc intervalele, pentru echipamentele IT, destinate instalării în medii controlate.

Avantaje şi dezavantaje

Protocoalele Ethernetului industrial - Până de curând, un PLC ar putea comunica cu o maşină slave, utilizând unul din mai multe protocoale posibil deschise, cum ar fi Modbus, Sinec H1, Profibus, CANopen, DeviceNet sau FUNDATION Fieldbus. Cu toate acestea, interesul utilizării Ethernetului cu unul dintre aceste protocoale, este în creştere.

Unele dintre avantaje sunt:

- Creşterea vitezei, de la 9,6 kbit/s cu RS-232 la 1 Gbit/s cu IEEE 802 cu cabluri Cat5e/Cat6 sau fibră optică

- Creşterea performanţelor în general

- Creşterea distanţei

- Capacitatea de a avea mai mult de două noduri pe link

- Arhitecturile peer-to-peer poate înlocui cele master-slave

- O mai bună interoperabilitate

Dezavantajele utilizării IE sunt:

- Migrarea sistemelor existente la un nou protocol (cu toate acestea, o mulţime de adaptoare sunt disponibile)

- Utilizările în timp real pot cauza protocoalelor ce folosesc TCP (din acest motiv, unele utilizează protocoalele UDP şi Layer 2)

- Gestionarea unui întreg TCP/IP este mult mai complexă decât doar primirea serială a datelor

Profibus

Profibus (PROcess FIeld BUS) este un standard de reţele internaţionale, frecvent întâlnit în controlul proceselor şi în ansambluri mari şi maşini de manipulare a materialelor. Acesta suportă cuplarea cablului cu un singur conductor a blocurilor de senzori cu mai multe intrări, supapelor pneumatice, dispozitivelor inteligente complexe, sub-reţele mai mici (cum ar fi AS-i), şi interfeţe cu operatorul. Profibus este aproape universal în Europa şi, de asemenea, popular in America de Nord, America de Sud, şi părţi din Africa şi Asia. Aceasta aderă la modelul OSI şi se asigură că dispozitivele dintr-o varietate de furnizori diferiţi, pot comunica împreună cu uşurinţă şi în mod eficient. Acesta a fost standardizat în conformitate cu standardul Naţional German ca DIN 19 245 părţile 1 şi 2 şi, în plus, a fost ratificat, de asemenea, în conformitate cu standardul Naţional European EN 50170 volumul 2. Dezvoltarea Profibus-ului a fost iniţiată de BMFT (Ministerul Federal German al Cercetarii si Tehnologiei), în colaborare cu mai mulţi producători de automatizare în anul 1989. Interfaţa hardware a magistralei de transmisie este pusă în aplicare pe ASIC (aplicaţii specifice circuitelor integrat), chip-uri produse de către mai mulţi furnizori, şi se bazează pe standardul RS-485, precum şi pe specificaţiile electrice europene EN50170. Standardul este susţinut de către Organizaţia Comerţului Profibus.

Profibus foloseşte nouă-pin şi conectori de tip D sau conectori cu deconectare rapidă de 12 mm. Numărul de noduri este limitat la 127. Distanţa suportată este de până la 24 km (cu repetoare şi transmisie prin fibră optică), cu viteze ce variază de la 9600 bps la 12 Mbps. Dimensiunea mesajului transmis, poate fi de până la 244 octeţi de date per nod per mesaj, în timp ce mecanismele de control al accesului mediu sunt comasate şi de trecere distinctivă.

Profibus suportă două tipuri principale de dispozitive, şi anume, master şi slave:

1. Dispozitivele master controlează magistrala şi atunci când au dreptul de a accesa magistrala, acestea pot transfera mesajele, fără nici o solicitare de la distanţă. Acestea sunt denumite staţii active.

2. Dispozitivele slave sunt de obicei dispozitive periferice adică transmiţătoare/senzori şi dispozitive de comandă. Acestea doar pot confirma mesajele primite sau, la cererea unui master, transmite mesaje la acel master. Acestea sunt, de asemenea, denumite ca staţii pasive.