Известно множество протоколов для связи между датчиками, PLС, PC, исполнительными механизмами, Internet и т.д.
Наиболее известны сегодня Profibus, DeviceNet, Ethernet, Modbus, AS-I, Lionwork, CAN, HART. Во многих случаях нет однозначной ясности, на каком протоколе (или их комбинации) реализовать проект. Оптимальный выбор протокола определяется топологией размещения устройств автоматики, числом устройств, быстродействием и областью применения. Протоколы AS-I, Profibus и CAN более популярны в Европе, DeviceNet — в США.
Сравнительная таблица технических особенностей протоколов:
| Network | Network Level | Physical Media | Transmission Speed | Number of Nodes | Max. Distance |
|---|---|---|---|---|---|
| ARCNet | Enterprise | Twisted pair, Coax, Fiber | Up to 10M | 255 | 10,000 m |
| ASI | Device | Flat Cable or Twisted Pair | 167K | 31 | 100 m |
| CANopen | Device | Twisted pair | Up to 1 M | 127 | 1000 m |
| ControlNET | Control | Coax, Fiber | 5M | 99 | 30,000 m |
| DeviceNet | Device | Twisted pair | Up to 500K | 64 | 500 m |
| EtherNet | Enterprise | 10BaseT, 100BaseT, 100Base FiberLink | 10M, 100M | 1024 | 4000 m |
| Foundation Fieldbus | Control | Twisted pair | 31.25K — 100M | 240 | 1900 m |
| Interbus | Device | Twisted pair, Fiber | 500K | 256 | 400 m |
| LonWorks | Device | Twisted pair, Fieber, power-line | 1.25M | 32000 | 2000 m |
| Modbus | RS-485 | Twisted pair | 38.4K | 250 | 500 m |
| Profibus — DP/PA | Device/ Control | Twisted pair, Fiber | 12M | 127 | 24,000 m |
Далее покажем ход выбора протокола на примере одного из наших проектов, в котором применяются AS-I, Profibus и Ethernet:
Данный проект относится к транспорту, хранению, гомонгенизации муки и другим операциям в бестарном складе. Элементы объекта расперделены в простанстве равномерно.
В этой системе число цифровых входов/выходов было около 1500. Проект реализован на основе контроллера Siemens Simatic S7-400 с процессором CPU 414.
Анализируем три варианта структуры управления процессом:
- непосредственное подключение цепей управления исполнительными механизмами, датчиков и концевиков к входам/выходам контроллера;
- использование удалённых станций ввода/вывода, подключаемых к PLC линией PROFIBUS;
- Использование линии интерфейса AS, чтобы можно было использовать удалённые модули ввода/вывода для ввода информации от датчиков и управления электромагнитными вентилями. Модули AS подключаются к PLC линией PROFIBUS.
Все три варианта анализировались в контексте данного предприятия с учётом технического решения и суммарных издержек.
Первый вариант не подходит потому, что будет слишком много проводов из-за большого количества входов/выходов. Это затруднит монтаж, снизит ремонтопригоднось и пожарную безопасность.
Использование второго варианта выгодно тогда, когда объект поделен на плотные группы, разнесённые на большие расстояния. В данном случае расстояния невелики и элементы равномерно распределены по территории, поэтому такой вариант будет не на много выгоднее первого.
С любой стороны, самым выгодным является третий вариант. Этот вариант даёт возможность существенно снизить объём монтажных работ, обеспечивает расширяемость системы, удобство диагностики и ремонта. Кроме того, он сравнительно экономичен — на 20% дешевле, чем второй вариант, и примерно такой же, как первый.
Конечно, понадобились и дручие протоколы.
Таким образом, центральный контроллер связан с системой четырьмя способами:
- Входы/выходы центрального контроллера непосредственно связаны с MCC для обеспечения сигналов коммутации моторов, их включения/выключения и конотроля перегрузки. Непосредственная связь центрального контроллера и MCC обоснована требованиями к надёжности эксплуатации.
- Частотные преобразователи управляются через линию связи PROFIBUS. Эта же линия используется для связи с преобразователями интерфейса DP/AS.
- Все электромагнитные клапаны, датчики уровня, датчики давления, датчики движения конвейера и концевики вентилей подключены к модулям ввода/вывода, которые через интерфейс AS соответствующей производственной линии связаны с центральным контроллером. В данной конфигурации применяются 6 преобразователей DP/AS, связанных с центральным процессором через линию PROFIBUS. Шесть преобразователей потребовалось потому, что к одному преобразователю интерфейса DP/AS можно подключить до 31 модуля ввода/вывода. Общее число преобразователей DP/AS 7, так как одна линия интерфейса AS является резервной. Всего у такого модуля 4 входа/выхода. У аналоговых модулей — 2 входа/выхода.
- Связь с компьютером осуществляется при помощи Ethernet.
Если необходимо повысить быстродействие учёта какого-либо параметра, то соответствующий датчик можно подключить непосредственно к централизованным входам. Такой вариант можно применить к подсчёту числа импульсов от датчика движения конвейера.
Предыдущая 
Следующая