Trang chủ » 4 giao thức công nghiệp phổ biến trong tự động hóa nhà máy

4 giao thức công nghiệp phổ biến trong tự động hóa nhà máy

Một số ứng dụng sản xuất công nghiệp lớn luôn đi đầu trong việc giải quyết các thách thức lớn bằng cách tận dụng khả năng phân tích dữ liệu theo thời gian thực thông qua việc sử dụng công nghệ nhanh hơn, tốt hơn. Sự thay đổi này mang lại lợi ích to lớn cho các ứng dụng tự động hóa công nghiệp, thúc đẩy khả năng giám sát thời gian thực, ghi nhật ký hoặc thậm chí ra quyết định theo thời gian thực.

Ngoài các ứng dụng công nghệ tự động hóa mới hơn, một số giao thức máy tính công nghiệp cơ bản đã được chuẩn hóa cho cấu trúc liên kết giao tiếp giữa máy tính công nghiệp, cảm biến và thiết bị được triển khai trong kiến trúc của điều khiển công nghiệp tự động để sản xuất. Các giao thức phổ biến này là mấu chốt trong việc tìm hiểu cách thức thiết bị công nghiệp trong các nhà máy được kết nối với bộ điều khiển logic lập trình trung tâm hoặc PLC điều khiển các hệ thống truyền thông quan trọng để vận hành và sản xuất ổn định.

Giao thức Fieldbus là gì?

Để kiểm soát và quản lý hiệu quả tất cả các thiết bị và cảm biến cần thiết trong môi trường công nghiệp tự động phức tạp, Fieldbus là một trong số các giao thức truyền thông được sử dụng. Một trong những yêu cầu quan trọng đối với hoạt động của nhà máy, như dây chuyền sản xuất, là phân cấp và điều khiển phân tán theo thời gian thực. Ví dụ, một cảm biến nhiệt độ có thể được sử dụng để kích hoạt báo động khi nhiệt độ vượt quá một ngưỡng nhất định; khi báo động đó bị ngắt, tín hiệu cần được truyền đến thiết bị thích hợp để có thể thực hiện hành động. Nếu có bất kỳ độ trễ trong tín hiệu, kết quả có thể là thảm họa. Các giao thức Fieldbus được thiết kế để giải quyết một số thách thức duy nhất khi kết nối nhiều thiết bị trong một nhà máy công nghiệp. Có nhiều giao thức Fieldbus phổ biến khác nhau được sử dụng ngày nay tùy thuộc vào môi trường nhà máy và yêu cầu kết nối.

Giao thức PROFIBUS là gì?

Process Field Bus là fieldbus được sử dụng rộng rãi nhất được sử dụng trong ngành công nghiệp xử lý tự động ngày nay. Có hai biến thể của PROFIBUS được sử dụng: PROFIBUS DP và PA. Giao thức được sử dụng phổ biến hơn là PROFIBUS DP (Thiết bị ngoại vi phân cấp); giao thức này được sử dụng để liên lạc giữa bộ điều khiển và các cảm biến/ bộ truyền động khác nhau được sử dụng cho các ứng dụng tự động hóa sản xuất. PROFIBUS PA (Tự động hóa quá trình) chủ yếu được sử dụng để giám sát thiết bị đo. Cả DP và PA đều có chung một giao thức, vì vậy chúng có thể được sử dụng thay thế cho nhau. Ngoài các tín hiệu điều khiển thời gian thực, một trong những lợi ích của việc sử dụng PROFIBUS là các thông điệp chẩn đoán mở rộng được gửi giữa các thiết bị; điều này cho phép người vận hành theo dõi tình trạng “sức khỏe” của từng thiết bị theo thời gian thực để bảo trì phòng ngừa. PROFIBUS được thiết kế để có thể mở rộng vì số lượng thiết bị được kết nối tối đa là 126.

Giao thức EtherCAT, EtherNet/IP và PROFINET là gì?

Do sự phổ biến của công nghệ mạng dựa trên ethernet, các giao thức bus trường hiện đại và mới hơn được phát triển dựa trên công nghệ ethernet: EtherCAT, EtherNet/IP và PROFINET. Các giao thức này sử dụng cùng một cáp ethernet tiêu chuẩn trong lớp liên kết / mạng dữ liệu nhưng thay đổi lớp ứng dụng để phù hợp hơn với tự động hóa công nghiệp và kiểm soát quy trình. Hai trong số những ưu điểm chính của các Fieldbus dựa trên Ethernet này là tốc độ và số lượng thiết bị tối đa. Vì các giao thức này đang sử dụng cùng một lớp ethernet vật lý, tốc độ có thể lên tới 1Gbps, so với tốc độ tối đa PROFIBUS là 12Mbps. Đối với EtherCAT, số lượng thiết bị tối đa là 65.536, trong khi đối với cả EtherNet / IP và PROFINET thì gần như không giới hạn. Do tốc độ truyền cao, các giao thức này cung cấp thời gian chu kỳ cực thấp (dưới 100 micro giây), chuyển thành đồng bộ hóa thời gian giữa tất cả các thiết bị rất chính xác (dưới 1 micro giây). Đối với các ứng dụng xuất xưởng yêu cầu cập nhật và đồng bộ hóa thời gian thực giữa bộ điều khiển và thiết bị, các giao thức PROFIBUS hoặc CANopen được ưu tiên sử dụng hơn.

Giao thức CANopen là gì?

Đây là giao thức được phát triển ưu tiên cho hệ thống điều khiển chuyển động; ứng dụng chính của CANopen hướng đến các bộ điều khiển động cơ và điều khiển robot. CANopen dựa trên giao thức CANbus – giao thức được sử dụng ưu tiên trong các ứng dụng máy móc tự động. Ưu điểm của giao thức này là có thể tận dụng phần cứng và cáp đã có dùng trong CANbus. CANopen nằm ở đâu đó ở giữa PROFIBUS và các Fieldbus ethernet-based khác nhau với tốc độ tối đa 1Mbps và kết nối tối đa 127 thiết bị.

Các dòng máy tính nhúng công nghiệp chuyên dụng NIFE của NEXCOM tích hợp các giao diện Fieldbus công nghiệp phổ biến, bao gồm PROFINET, PROFIBUS, DeviceNet, EtherNet / IP và EtherCAT để giao tiếp với các bộ điều khiển logic lập trình (PLC) và I/O từ xa.

Chia sẻ: