Pramonės kontrolės sistemoje naudojami komunikacijos protokolai ICS labai skiriasi įvairiose pramonės šakose, regionuose ir pardavėjuose.
1 galios pramonė
1.1 IEC 60870-5
IEC 60870-5 yra bene populiariausias tarptautinis pastotės automatizavimo protokolas. Jungtinėse Valstijose tai yra DNP3 funkcinis atitikmuo, kuris naudoja IEC 60870-5 dalis, kad būtų pateiktas duomenų nuorodos sluoksnio pagrindas. Sukurta keletas kompanionų standartų, įskaitant šiuos dalykus:
IEC 60870-5-101: energijos sistemoms, susijusioms su nuotolinio valdymo valdymu ir nuotoline apsauga, ryšių transporto protokolas su stebėjimo ir valdymo funkcijomis IEC 60870-5-103: Transporto protokolas siekiant sąveikos tarp saugos apsaugos prietaisų ir pastotės valdymo sistemos įranga IEC 60870-5-104: yra IEC pratęsimas {3}}. Apima transporto, tinklo, ryšių ir fizinio sluoksnio paslaugų ir komplektų, skirtų jungtis su TCP/IP ir kitais transporto priemonėmis (ISDN, X.25 rėmo relė ir kt.) IEC 60870-5} tipiškos komunikacijos laikmenos, įskaitant Ethernet ir Serial, su tipiniais prievadais, yra 2404/UDP ir 2404/TCP.
1.2 Paskirstyto tinklo protokolas 3. 0 (DNP3)
DNP3 yra plačiai naudojamas Šiaurės Amerikoje, visų pirma kaip IEC 60870-5 protokolų šeimos pakaitalas. Dešimtojo dešimtmečio pradžioje jis buvo sukurtas kaip serijinis protokolas, tačiau šiandien egzistuoja UDP/IP ir TCP/IP variantų versijos. Šiandien yra daugybė DNP3 ir IEC panašumų 60870-5 yra labai panašūs duomenų nuorodų sluoksnyje, tačiau viršutiniai protokolų sluoksniai yra labiau skirtingi.
DNP3 pirmiausia naudojamas Šiaurės Amerikos energijos pramonėje, tačiau protokolas taip pat įsiskverbė į vandens ir nuotekų pramonę. Remiantis „Newton-Evans Research“ apklausa, daugiau nei pusė Šiaurės Amerikos elektrinių įmonių 2008 m. Naudojo UDP/IP arba TCP/IP variantus 2008 m.
Šiuo metu tyrėjai kuria DNP3 saugumo plėtinius, kurie, tikimasi, teiks nuorodų šifravimo ir pagrindinių valdymo paslaugas.
Tipiškos DNP3 protokolo komunikacijos laikmenos apima Ethernet ir serijines jungtis, o prievadai, kuriuos paprastai naudoja DNP3, yra 20000/UDP, 20000/TCP, 19999/UDP ir 19999/TCP.
1.3 FODEST FIRDBUS („Foundation FieldBus“)
Fondo „FieldBus“ protokolas yra pagrindinis „FieldBus“ protokolas skirtinguose pramoniniuose procesuose. Pirmiausia jis naudojamas proceso/gamyklos automatizavimui ir buvo naudojamas įvairiose įrenginiuose, įskaitant elektrinės/generatoriaus valdymą ir puslaidininkių gamybos valdymą. Fieldbuso ryšių laikmenos apima susuktą porą ir pluošto optiką. Tipiškuose prievaduose yra 1089/UDP, 1089/TCP, 1090/UDP, 1090/TCP, 1091/UDP ir 1091/TCP.
Fondo „FieldBus“ protokolo palaikomų įrenginių viešą sąrašą galima rasti „FieldBus Foundation“ svetainėje. „FieldBus“ fondo narius sudaro daugiau nei 350 pirmaujančių valdymo sistemos ir prietaisų tiekėjų, taip pat keletas galutinių vartotojų.
1.4 Tarpkontrolės centro ryšio protokolas (ICCP)
ICCP (IEC 60870-6/Tase.2) naudojamas ryšiui tarp valdymo centrų, visų pirma galios pramonėje. JAV ICCP tinklai dažnai naudojami komunalinių paslaugų įmonės koordinavimo komunalinėms įmonėms, kurių perdavimo operacijos yra tokios kaip perdavimo, paskirstymo ir elektrinės skirtinguose regionuose, kur šių skirtingų regionų paslaugų teikėjai gali būti naudojami koordinuoti galios įvestį ir išvestį tarp skirtingų regionų.ICCP paprastai naudoja 102 portą/TCP.
1.5 „Modbus“ protokolas
„Modbus“ yra populiariausias kontrolės protokolas visose srityse dėl jo naudojimo paprastumo, nemokamo atsisiuntimo ir be honoraro mokesčio diegimo.
Intelektualūs įrenginiai, tokie kaip PLC ir relės, dažnai naudoja „Modbus“ protokolą ar jo variantus, kad galėtų susisiekti su paprastais įrenginiais, tokiais kaip nuotolinis RTU. Be „Modbus“ standartinio protokolo, „Modbus +“ yra vienas iš labiausiai paplitusių variantų. Šiame sąraše pateiktas trumpas atskirų narių ir kiekvieno nario pagamintų produktų aprašymas. Taip pat pateiktas „Modbus“ tiekėjų sąrašas, „Modbus“ įrangos sąrašas ir bendrovių, siūlančių „Modbus“ sistemos integracijos paslaugas, sąrašas.
Yra daugybė „Modbus“ variantų, „Modbus RTU“ yra atviras standartinis, dvejetainis užkoduotas protokolas, leidžiantis susisiekti per nuoseklųjį ryšį, „Modbus ASCII“ yra atviras standartas, ASCII užkoduotas protokolas, palaikantis nuoseklųjį ryšį, o „Modbus“/TCP yra atviras standartas, kuris užkoduoja modicolo apkrovą RTU. „Modbus/TCP“ yra atviras standartas, apimantis „Modbus RTU“ naudingą apkrovą TCP pakete su tam tikrais funkcijų kodų apribojimais.MODBUS/UDP skiriasi pagal pardavėją, tačiau dažniausiai „Modbus“/„TCP“ naudoja „UDP.MODBUS +“, tačiau „ModBus“ yra „Modiko“ versija, kuri naudoja „Modbus“ ir „Modiko“ versiją, kuri naudoja „BODKERNES“ prieigos valdymą. Patentuotas protokolas. „Enron“ (arba Daniels) „Modbus“ yra standartinis „Modbus“ protokolas su pardavėjo plėtiniais, kurie traktuoja 32- bitų vertes kaip vienas registras, o ne du.JBUS yra „Modbus“ protokolo versija su mažesniais adresų variantais.
Tipiškos „Modbus“ ryšių laikmenos yra Ethernet ir nuoseklieji prievadai (RS485 dviejų laidų yra labai paplitusi) .Modbus paprastai bendrauja 502 prievade/TCP.
2 naftos ir dujų pramonė
Naftos ir dujų pramonei nėra akivaizdžių pagrindinių patentuotų protokolų. Pramonė naudoja įvairius protokolus, tokius kaip DNP3, IEC 60870-5 ir „Modbus“. 1 skyriuje aprašomi šie protokolai išsamiau. Taip pat daugelyje naftos ir dujų įrenginių taip pat galima rasti įvairių lauko magistralės protokolų, tokių kaip „Foundation FieldBus“ protokolo „Feildbus“.
Ryšiai naftos ir dujų pramonėje dažnai perduodami belaidžiu būdu, kad būtų galima pateikti srauto ir slėgio duomenis PLC per RTU ir jutiklius. PLC veikia saugos ir apsaugos sistemas bei šulinių valdymo sistemas. kt.
2.1 dnp3 ir iec 60870-5
DNP3 ir IEC 60870-5 diskusija pateikiama 5.2 skyriaus „Power Industry“ skyriuje. Naftos ir dujų kompanijų, naudojančių DNP3 ir IEC {60870-5, sąrašą galima rasti „Triangle Microworks Inc.“ svetainėje, kurioje taip pat galima rasti baltą knygą apie protokolus.
Tipiškos komunikacijos laikmenos apima Ethernet ir nuoseklųjį ryšį.dnp3 Paprastai naudojami „Ports 20000/UDP“, 20000/TCP, 19999/UDP ir 19999/TCP, o IEC 60870-5 paprastai naudoja 2404/UDP ir 2404/TCP.
2.2 „Modbus“ protokolas
„Modbus“ yra populiarus naftos ir dujų sektoriaus kontrolės protokolas, kaip aprašyta MODBUS aprašyme 5.2 skyriuje. Taip pat fondo „FieldBus“ protokolas yra populiarus naftos chemijos srityje.
Tipiškos komunikacijos laikmenos apima Ethernet ir nuosekliuosius prievadus (RS485 Dviejų laidai yra labai paplitę.) „Modbus“ paprastai veikia 502 prievade/TCP.
3 vandens valymo pramonė
3.1 DNP3 protokolas
Kaip aprašyta DNP3 aprašyme 5.2 skyriuje, šis protokolas taip pat populiarus vandens valymo sektoriuje. Tipiškos komunikacijos laikmenos apima „Ethernet“ ir „Serial Connections.dnp3“.
3.2 „Modbus“ protokolas
Kaip minėta aukščiau aprašyme „Modbus“ skyriuje apie energijos pramonę, „Modbus“ yra populiaresnis vandens valymo pramonės kontrolės protokolas. Tipiškos komunikacijos laikmenos apima „Ethernet“ ir „Serial Buses.Modbus“. Paprastai veikia 502 prievade/TCP.
4 Pastatų automatizavimo laukas
Pastatų automatizavimo srityje „LonWorks“ (dar žinomas kaip „Lontalk“ arba „ANSI/CEA 709.1b“) yra dominuojantis komunikacijos protokolas, po kurio seka „Dynet“ ir daugybė kitų komunikacijos protokolų. Tipiškos komunikacijos laikmenos apima elektros linijos nešiklį, susuktą porą/eternetą, pluošto optiką ir RF. Pagrindiniai ryšių prievadai yra 2540/UDP, 2540/TCP, 2541/UDP ir 2541/TCP.
4.1 „LonWorks“ („Lontalk“, arba ANSI/CEA 709. 1- b)
„American Company Echelon“ sukūrė tinklo platformą, pagrįstą „LonWorks“ protokolu, dar vadinamu „Lonworks“ platforma. Platforma naudojama daugelyje pramonės šakų, įskaitant puslaidininkių gamybą, apšvietimo valdymo sistemas, energijos valdymo sistemas, ŠVOK sistemas, apsaugos sistemas, namų automatizavimą, vartotojų prietaisų kontrolę, viešąjį gatvės apšvietimą/stebėjimą/valdymą ir degalinių valdymą. Tipiniai pritaikymai Lonworks naudojamos kaip termostatas, kuris komunikuoja su kompiuteriais ir PLC), kad būtų galima koordinuoti ir ventiliacijos sistemas. Oro kondicionavimo ir ventiliacijos sistemos (HVAC).
ISO ir IEC suteikė „LonWorks“ platformos suderinamumo standartinius skaičius ISO/IEC 14908-1, -2, -3, o -4 (ansi/cea -852). Kitos paraiškos sritys. Kinija patvirtino „Lonworks“ kaip nacionalinį kontrolės standartą (GB/Z 20177. Europos įrangos gamintojų taryba taip pat priėmė „Lonworks“ kaip dalį savo vidaus prietaisų kontrolės ir stebėjimo - taikymo sąveikos specifikacijos standarto.
4.2 Dynetas
„Dynet“ yra patentuotas „Dylinitte“ sukurtas protokolas (dabar priklauso „Philips Electronics“) .Dynet įrenginiai apima savo programuojamus valdiklius ir bendrauja per tašką iki taško.
Tipiškoje „Dynet“ komunikacijos laikmenoje yra RS -485 nuoseklioji magistralė, RS -232 nuoseklioji magistralė, Ethernet ir infraraudonųjų spindulių.
4.3 Kiti protokolai
Yra daugybė kitų protokolų, naudojamų kuriant automatizavimo sistemas. Populiariausias yra „Insteon“, „X10“, „Zigbee“, „X-Wave“ ir „KNX/Konnex“.
5 Proceso automatizavimas (gamyba)
Proceso automatizavimo lauke dominuojančių lauko „FieldBus“ protokolai apima „Profinet“, „Foundation FieldBus“ protokolo lauko juostą ir bendrąjį pramoninio protokolo CIP ir jo darinius.IEC 61158 ir IEC 61784 pateikiami išsamūs kiekvieno pagrindinių lauko autobusų protokolų ir jų variantų aprašymai.
5.1 DF1 protokolas
DF1 yra serijinio ryšio protokolas, apibrėžtas ANSI X3.28 protokolo D1 ir F1 dalyse. Protokolą iš pradžių sukūrė Allenas-Bradley (dabar priklausantis „Rockwell Automation“) ir dažniausiai naudojamas kaip priemonė perduoti programuojamų valdiklių komunikacijos komandas (PCCC) „Allen-Bradley PLC“.
5.2 „Foundation FieldBus“ protokolo lauko juostas
„Foundation FieldBus“ protokolo „FieldBus“ yra tinkamas pagrindinėms ir pažangioms moduliuojančioms valdymo programoms, taip pat su šiomis funkcijomis susijusiais daugumos diskretiškų valdymo scenarijais. „Foundation FieldBus“ protokolo „FieldBus“ yra du įgyvendinimai, veikiantys skirtingu greičiu ir skirtingose perdavimo laikmenose: H1 yra dažniausiai pasitaikantis įgyvendinimas, paprastai jungiantis lauko įrenginius ir veikia 31,25 kbps; HSE („High Speed Ethernet“) jungia pagrindinį kompiuterį, I/O posistemius, šliuzus ir lauko įrenginius ir veikia esant 100 Mbps. „Foundation FieldBus“ protokolo „FieldBus“ buvo priimtas kaip „FieldBus“ standartas IEC 61804.
5.3 Proceso lauko magistralės protokolo profibusas
„Profibus“ sukūrė Vokietijos švietimo ir tyrimų departamentas BMBF. Tai galima rasti iš dviejų variantų, iš kurių dažnesnis variantas yra decentralizuotas periferinio (DP) protokolas, kuris paprastai naudojamas ryšiui tarp centralizuotų valdiklių ir jutiklių/pavarų, o kitas variantas yra proceso automatizavimas (PA). Pagal IEC 61158-2. PA Tas pats pagrindinis ryšio protokolas kaip ir DP, tačiau PA veikia 31,25 kpbs greičiu. DP ir PA tinklus galima prijungti per jungtį, o DP naudojamas kaip stuburas. „Profibus FieldBus“ protokolai yra įtraukti į IEC 61158 ir IEC 61784 standartus.
5.4 „Profinet IO“ protokolas
„Profinet“ koncepcija turi dvi perspektyvas: „Profinet CBA“ ir „Profinet Io“, kurios abi gali bendrauti toje pačioje autobusų sistemoje. Jie gali būti valdomi atskirai arba kartu, o „Profinet Io“ posistemis gali būti naudojamas kaip profinet CBA sistema iš kitos perspektyvos. Profinetas IO buvo sukurtas realiojo laiko (RT) ir izochroniniam (IRT) ryšiui su paskirstytais periferiniais prietaisais, o ciklo laikas yra 10 milisekundžių. „Profinet CBA“ yra tinkamas komunikacijai komponentams per TCP/IP ir realiojo laiko ryšį modulinės sistemos inžinerijoje. Abu ryšių ryšių režimai gali būti naudojami lygiagrečiai. „Profinet“ CBA reakcijos laiko tarpas yra 100 ms.
„Profinet FieldBus“ protokolas yra įtrauktas į IEC 61158 ir IEC 61784 standartus.
5,5 cc-nuorodos protokolas
„CC-Link“ yra „Mitsubishi Electric“ sukurtas „FieldBus“ protokolas Japonijoje ir plačiai priėmė kiti Japonijos tiekėjai. Šiuo metu bendras įrenginių, naudojančių „CC-Link“, skaičius viršija 6 milijonus, apimantis daugiau nei 1, 000 skirtingus įrenginius. Pramoninį eternetą naudojant CC-Link protokolą galima lengvai integruoti su įprastais IT tinklais.
Yra keturi „CC-Link“ formatai:
„CC-Link CC-Link LT“ (lengvoji versija įrenginiams, kuriems yra mažos ryšio reikalavimai) „CC-Link Safety“ (aukšto patikimumo versija, atitinka IEC 61508 SIL3 ir ISO 13849-1 CAT 4) CC-Link IE (pramoninė Ethernet versija) Tipiška CC-Link Communication Media ir Twisted-Pair ir Fiber Optics. Įprastos „CC-Link“ ryšio laikmenos yra susuktos poros kabeliai ir pluošto optika, CC-Link partnerių asociacija pateikia partnerių sąrašą.
5.6 Bendras pramonės protokolas (CIP)
Bendras pramoninio protokolo (CIP) bandoma pateikti vieningą komunikacijos architektūrą visoje gamybos pramonėje.CIP yra vieningas programų sluoksnio protokolas tokiems protokolams kaip Ethernet/IP, DeviceNet, Componet ir Controlnet.CIP susideda iš išsamų pranešimų ir paslaugų rinkinio, naudojamo kontrolės, saugos, sinchronizavimo, judesio ir konfigūracijos ir kitos informacijos rinkiniui. CIP yra pranešimų ir paslaugų rinkinys, skirtas kontrolės, saugos, sinchronizacijos, judesio, konfigūracijos ir kitos informacijos iš gamybos automatizavimo programų rinkimui. Protokolą valdo „Open DeviceNet“ pardavėjų asociacija (ODVA).
5.7 „ControlNet“ protokolas
„ControlNet“ yra CIP įgyvendinimas, kurį sukūrė Allenas-Bradley, kuris turi įmontuotą visiškai nereikalingų nuorodų kabelių palaikymą, ir visos komunikacijos yra glaudžiai suplanuotos aukšto laipsnio determinizmui.
„ControlNet“ fizinis sluoksnis yra arba RG -6 bendraašis kabelis, arba optinis šviesolaidis, naudojant BNC jungtis. „ControlNet“ naudoja „Manchester“ kodavimą, kurio magistralės greitis yra 5 Mbps. Linko sluoksnis veikia cikle, vadinamame tinklo atnaujinimo laiku (NUT). Kiekvienas veržlė turi dvi fazes, pirmasis etapas skirtas reguliariai perduoti srautus, kad būtų užtikrintos perdavimo galimybės, o antrasis etapas naudojamas nenumatytoms eismo perdavimams be jokių garantijų. Bet koks garantuotas nenumatytas srauto perdavimas. Maksimalus „ControlNet“ rėmo dydis yra 510 baitų.
5.8 „DeviceNet“ protokolas
„DeviceNet“ yra dar vienas CIP įgyvendinimas, kurį sukūrė Allen-Bradley.deviceNet, yra valdiklio srities tinklo (CAN) fizinio sluoksnio viršuje ir naudoja „ControlNet“ technologiją, kuri yra mažiau brangi ir tvirtesnė nei tradicinis RS -485- pagrįstas protokolas.
„DeviceNet“ duomenų perdavimo greitis yra 125 kbps, 250 kbps ir 500 kbps, o stuburo ilgis yra atvirkščiai proporcingas autobusų greičiui, ty 500 metrų, 250 metrų ir 125 metrų. Daugelyje diegimų naudojamas pagrindinis/vergo režimas, tačiau taip pat galima naudoti perkėlimus nuo taško iki taško. Keli meistrai egzistuoja viename loginiame tinkle. „DeviceNet“ buvo kruopščiai suprojektuoti stabiliai veikti sudėtingoje elektromagnetinėje aplinkoje.
5.9 Ethernet/IP protokolas
Ethernet/IP yra CIP protokolo, sukurto „Rockwell Automation“, įgyvendinimas. Programos sluoksnis protokolo yra CIP. Ethernet/IP yra programų sluoksnio protokolas, sukurtas standartinio TCP/IP kamino viršuje, kuris visus tinklo įrenginius traktuoja kaip vieningą „objektų“ rinkinį, panaudojant esamą Ethernet infrastruktūrą apačioje (nepriklausomai nuo greičio). Visą „Ethernet“/„IP“ kaminą galima įgyvendinti programinėje įrangoje bendrosios paskirties procesoriuje, nereikalaujant ASIC ar lauko programuojamų vartų masyvo (FPGA). ETRONENET/IP naudoja 44818/TCP aiškiems pranešimams ir 2222/UDP netiesioginėms žinutėms.
5.10 „Ethercat“ protokolas
„Ethercat“ („Ethernet“ valdymo automatizavimo technologijai) yra Ethernet protokolas valdymo automatizavimo technologijai su {0} x88A4 etertiniu, todėl IP yra nukreiptas įterpiant rėmo duomenis į UDP paketus. „Ethercat“ nenaudoja vieno ciklo už mazgo modelį. Užuot apdoroję vieną rėmą vienam mazgui per ciklą (atnaujinimo laikas), „Ethercat“ naudoja „skraidymo“ režimą. Užuot tiesiog gavęs „Ethernet“ rėmus iš įrenginių, „Ethercat“ perskaito į įrenginius siunčiamus duomenis, kai jie praeina per juos, aiškina ir nukopijuoja juos kaip proceso duomenis kiekviename mazge ir panašiai įterpia įvesties duomenis, kai jie praeina. Duomenys, kai praeina duomenų datagrama. Daugelį mazgų galima išspręsti naudojant vieną kadrą.
„Ethercat“ tinklus galima integruoti per šliuzus su baldakimu, „DeviceNet“, „Profibus“ ir kitais protokolais. „Ethercat“ technologijų grupė yra tarptautinė vartotojų ir tiekėjų organizacija; Nuo 2009 m. Rugpjūčio mėn. Jį sudaro daugiau nei 1100 bendrovių iš 47 šalių. „Ethercat“ yra „FieldBus“ protokolas IEC 61158 ir IEC 61788, o IEC 61158 ir IEC 61789 protokoluose. „Ethercat“ kaip lauko magistralės protokolas yra įtrauktas į IEC 61158 ir IEC 61784 standartus. „Ethercat“ naudoja prievadus 34980/UDP ir 34980/TCP maršrutizavimui tarp Ethernet Lans.
5.11 EGD protokolas („Ethernet Global Data“)
„Ethernet Global Data“ (EGD) protokolas yra ryšio mechanizmas, leidžiantis CPU dalytis savo vidinės atminties dalimi su vienu ar kitu CPU reguliariai suplanuotu ciklo greičiu. Kai kurie „GE Fanuc PLC“ naudoja EGD protokolą.
5.12 FINS protokolas
FINS yra protokolas, kurį sukūrė „Omron“ (Japonijos kontrolės įmonė) ir naudojamas naujesniuose PLC. Paprastai jis veikia naudojant IP įgalinančias sistemas, naudodamas 9600 prievadą/UDP.
5.13 Pagrindinio ryšio nuorodos protokolas
„Host Link“ yra protokolas, kurį „Omron“ sukūrė senesnėms PLC serijoms, tačiau daugelis naujesnių „Omron PLC“ vis dar gali bendrauti naudodamiesi „HostLink“ protokolu. Tai yra RS -232 magistralės protokolas, pagrįstas ASCII kodu.
5.14
„Sercos“ turi griežtus realaus laiko reikalavimus ir yra ypač tinkamas judesio valdymui tokiose vietose kaip metalo pjaustymas ir formavimas, mašinų surinkimas, pakuotė, robotika, spausdinimas ir medžiagų tvarkymas. Protokolą valdo „Sercos International“, o dabartinė versija yra „Sercos III“. „SERCOS“ išsamiai apibrėžiamas IEC 61158 ir IEC 61784 standartuose.
5.15 SRTP (paslaugų užklausos perdavimo protokolas)
SRTP yra komandos ir duomenų ryšio su PLC protokolas per kompiuterį. Jį naudoja „GE Fanuc PLCS“ kaip taikymo sluoksnio ryšio protokolą.
5.16 SINEC H1 protokolas
„SINEC H1“ yra „Siemens“ sukurtas transporto sluoksnio protokolas, kuriame gali veikti skirtingi taikymo sluoksnio protokolai. Dėl didelių šio protokolo pralaidumo charakteristikos jis idealiai tinka perduoti didelius duomenų kiekius.