Los protocolos de comunicación utilizados en el sistema de control industrial varían mucho entre industrias, regiones y proveedores.
1 industria de la energía
1.1 IEC 60870-5
IEC 60870-5 es probablemente el protocolo internacional más popular para la automatización de la subestación. En los Estados Unidos, es el equivalente funcional de DNP3, que utiliza partes de IEC 60870-5 para proporcionar la base para la capa de enlace de datos. Se han desarrollado una serie de estándares complementarios, incluidos los siguientes:
IEC 60870-5-101: para sistemas de potencia relacionados con el control remoto y la protección remota, un protocolo de transporte de comunicación con funciones de monitoreo y control IEC 60870-5-103: un protocolo de transporte para lograr la interoperabilidad entre dispositivos de protección de seguridad y equipo de control de subestación Equipo IEC 60870-5-104: es una extensión de IEC 60870-5-101. Incluye variaciones en servicios de transporte, red, enlace y capa física, y suites para la conectividad a TCP/IP y otros transportes (ISDN, X.25 Frame Relay, etc.) IEC 60870-5 Los medios de comunicación típicos incluyen Ethernet y serie, con puertos típicos 2404/UDP y 2404/TCP.
1.2 Protocolo de red distribuido 3. 0 (DNP3)
DNP3 se usa ampliamente en América del Norte, principalmente como un reemplazo para la familia de protocolos IEC 60870-5. Fue desarrollado como un protocolo en serie a principios de la década de 1990, pero las versiones de las variantes UDP/IP y TCP/IP también existen hoy. Hay muchas similitudes entre DNP3 e IEC 60870-5, como varios miembros del IEC 60870-5} Comité de desarrollo que se queda durante el proceso de desarrollo para crear lo que luego se conocería como dnp3.As a Result, el resultado de datos, los datos de datos, y me quedan el comité de dnp3 y me quedan durante el proceso de desarrollo durante el proceso de desarrollo durante el resultado de dnp3 entre dnp3. 60870-5 son muy similares en la capa de enlace de datos, pero las capas superiores de los protocolos son más diferentes.
DNP3 se utiliza principalmente en la industria de la energía norteamericana, pero el protocolo también ha penetrado en la industria del agua y las aguas residuales. Según una encuesta realizada por Newton-Evans Research, más de la mitad de las utilidades eléctricas de América del Norte utilizaron versiones de variadores UDP/IP o TCP/IP del protocolo DNP3 en 2008.
Actualmente, los investigadores están desarrollando extensiones de seguridad a DNP3 que se espera que proporcionen servicios de cifrado de enlaces y gestión de claves.
Los medios de comunicación típicos para el protocolo DNP3 incluyen conexiones Ethernet y serie, y los puertos típicamente utilizados por DNP3 son 20000/UDP, 20000/TCP, 19999/UDP y 19999/TCP.
1.3 Fundation Fieldbus (Foundation Fieldbus)
El protocolo de bus de campo de la Fundación es el principal protocolo de bus de campo en diferentes procesos industriales. Se utiliza principalmente para la automatización de procesos/fábricas y se ha implementado en una variedad de instalaciones, incluido el control de la planta de energía/generador y el control de la fabricación de semiconductores. Los medios de comunicación de FieldBus incluyen pares retorcidos y fibra óptica. Los puertos típicos incluyen 1089/UDP, 1089/TCP, 1090/UDP, 1090/TCP, 1091/UDP y 1091/TCP.
Una lista pública de los dispositivos soportados por el protocolo Fieldbus de la Fundación está disponible en el sitio web de FieldBus Foundation. Los miembros de la Fundación FieldBus incluyen más de 350 proveedores de sistemas de control líderes y instrumentación, así como varios usuarios finales.
1.4 Protocolo de comunicación del centro de intercontrol (ICCP)
ICCP (IEC 60870-6/tase.2) se usa para la comunicación entre los centros de control, principalmente en la industria eléctrica. En los EE. UU., Las redes ICCP a menudo se utilizan para la coordinación de la empresa de servicios públicos, generalmente los servicios públicos con operaciones de transmisión, como la transmisión, la distribución y las plantas de energía en diferentes regiones, donde los proveedores de servicios de conexión en estas diferentes regiones pueden usarse para coordinar la entrada y la salida de la potencia entre diferentes regiones. ICCP típicamente usa el puerto 102/TCP.
1.5 Protocolo Modbus
Modbus es el protocolo de control más popular en todos los campos debido a su simplicidad de uso, descarga gratuita e implementación sin regalías.
Los dispositivos inteligentes, como los PLC y los relés, a menudo usan el protocolo Modbus o sus variantes para comunicarse con dispositivos simples como RTU remotos. Además del protocolo estándar Modbus, Modbus + es una de las variantes más frecuentes. Una lista de miembros de Modbus (compañías y desarrolladores que pertenecen al Grupo Modbus Developers) está disponible en el sitio web de Modbus. Esta lista incluye una breve descripción de los miembros individuales y los productos fabricados por cada miembro. También se proporciona una lista de proveedores de Modbus, una lista de equipos Modbus y una lista de empresas que ofrecen servicios de integración del sistema Modbus.
Hay una serie de variantes de Modbus, Modbus RTU es un protocolo codificado binario estándar abierto que permite la comunicación a través de una conexión en serie, Modbus ASCII es un protocolo estándar abierto de ASCII. Modbus/TCP is an open standard that encapsulates the Modbus RTU payload in a TCP packet with some limitations on the function codes.Modbus/UDP varies by vendor, but most commonly Modbus/TCP is transmitted over UDP.Modbus + is an extended high-speed (1Mbps) version that uses token passing technology for transmission media access control, but Modbus + is a Protocolo patentado de Modicón. Enron (o Daniels) Modbus es el protocolo Modbus estándar con extensiones de proveedores que tratan los valores de bit 32-} como un registro en lugar de dos.jbus es una versión del protocolo Modbus con variaciones de direccionamiento más pequeñas.
Los medios de comunicación típicos para MODBUS incluyen puertos Ethernet y serie (RS485 de dos hilos es muy común). Modbus generalmente se comunica en el puerto 502/TCP.
2 Industria de petróleo y gas
No hay protocolos propietarios principales obvios para la industria del petróleo y el gas. La industria utiliza una variedad de protocolos como DNP3, IEC 60870-5 y Modbus. La Sección 1 discute estos protocolos con más profundidad. También se puede encontrar una variedad de protocolos de bus de campo, como el protocolo de bus de campo de la Fundación Feildbus, en muchas instalaciones de petróleo y gas.
Las comunicaciones en la industria del petróleo y el gas a menudo se transmiten de forma inalámbrica para proporcionar datos de flujo y presión a PLC a través de RTU y sensores. Los PLC ejecutan sistemas de seguridad y protección y sistemas de control de pozos. etc.
2.1 DNP3 e IEC 60870-5
Una discusión de DNP3 e IEC 60870-5 se da en la sección de la industria eléctrica de la Sección 5.2. Una lista de compañías de petróleo y gas que usan DNP3 e IEC 60870-5 está disponible en el sitio web de Triangle Microworks Inc., donde también se puede encontrar un libro blanco sobre los protocolos.
Los medios de comunicación típicos incluyen conexión Ethernet y serie. DNP3 típicamente usa Ports 20000/UDP, 20000/TCP, 19999/UDP y 19999/TCP, mientras que IEC 60870-5 típicamente usa 2404/UDP y 2404/TCP.
2.2 Protocolo Modbus
Modbus es un protocolo de control popular en el sector de petróleo y gas como se describe en la descripción de Modbus en la Sección 5.2. Además, el protocolo de bus de campo de la Fundación es popular en el campo petroquímico.
Los medios de comunicación típicos incluyen puertos Ethernet y serie (Rs485 de dos hilos es muy común). Modbus generalmente se ejecuta en el puerto 502/TCP.
3 Industria del tratamiento del agua
3.1 Protocolo DNP3
Como se describe en la descripción de DNP3 en la Sección 5.2, este protocolo también es popular en el sector del tratamiento del agua. Los medios de comunicación típicos incluyen conexión Ethernet y serie. DNP3 típicamente usa Ports 20000/UDP, 20000/TCP, 19999/UDP y 19999/TCP.
3.2 Protocolo Modbus
Como se mencionó anteriormente en la descripción de Modbus en la sección de la industria eléctrica, Modbus es el protocolo de control más popular en la industria del tratamiento del agua. Los medios de comunicación típicos incluyen autobuses Ethernet y serie. Modbus generalmente se ejecuta en el puerto 502/TCP.
4 campo de automatización de edificios
En el campo de la automatización de edificios, Lonworks (también conocido como Lontalk o ANSI/CEA 709.1b) es el protocolo de comunicación dominante, seguido de Dynet, y una serie de otros protocolos de comunicación. Los medios de comunicación típicos incluyen portador de línea eléctrica, par/Ethernet retorcido, fibra óptica y RF. Los puertos de comunicación principales incluyen 2540/UDP, 2540/TCP, 2541/UDP y 2541/TCP.
4.1 Lonworks (Lontalk, o ANSI/CEA 709. 1- b)
La compañía estadounidense Echelon ha desarrollado una plataforma de red basada en el Protocolo Lonworks, también llamado plataforma Lonworks. La plataforma se utiliza en muchas industrias, incluida la fabricación de semiconductores, los sistemas de control de iluminación, los sistemas de gestión de energía, los sistemas HVAC, los sistemas de seguridad, la automatización del hogar, el control de los electrodomésticos, el aluminio de la calle pública/control/control y el control de la estación de gasolina. Las aplicaciones tipíticas para trabajos LONWARS se utilizan como termoestat que se comunica con PC con PC y PLCS a través del protocolo de Lontalk a Coordinate the Coordinate the Coordinate the Coordinate y Ventilation System. Sistemas de aire acondicionado y ventilación (HVAC).
ISO e IEC han otorgado números estándar de compatibilidad de la plataforma Lonworks ISO/IEC 14908-1, -2, -3, y -4 (ansi/cea -852). así como varias otras áreas de aplicación específicas de la aplicación. China ha aprobado a Lonworks como un estándar de control nacional (GB/Z 20177. 1-2006) y como estándar para edificios y comunidades inteligentes (GB/T 20299. 4-2006). El Consejo Europeo de Fabricantes de Equipos también ha adoptado Lonworks como parte de su control y monitoreo de los electrodomésticos: el estándar de especificación de interoperabilidad de aplicaciones.
4.2 Dynet
Dynet es un protocolo patentado desarrollado por Dynalite (ahora propiedad de Philips Electronics). Los dispositivos Dynet incluyen sus propios controladores programables y se comunican a través de un modelo punto a punto.
Los medios de comunicación típicos para Dynet incluyen RS -485 Bus serial, RS -232 Bus en serie, Ethernet e infrarrojo.
4.3 otros protocolos
Hay muchos otros protocolos utilizados para los sistemas de automatización de edificios. El más popular incluye Insteon, X10, Zigbee, X-Wave y KNX/Konnex.
5 Automatización de procesos (fabricación)
Los protocolos de bus de campo que dominan el campo de automatización de procesos incluyen Profinet, el bus de campo de protocolo del bus de campo de la fundación y el CIP de protocolo industrial común y sus derivados. IEC 61158 e IEC 61784 contienen descripciones detalladas de cada uno de los principales protocolos de bus de campo y sus variantes.
5.1 Protocolo DF1
DF1 es un protocolo de comunicación en serie definido en las partes D1 y F1 del protocolo ANSI X3.28. El protocolo fue desarrollado originalmente por Allen-Bradley (ahora propiedad de Rockwell Automation) y se usa comúnmente como un medio para transmitir los comandos de comunicación del controlador programable (PCCC) a Allen-Bradley PLCS.
5.2 Fundation Fieldbus Protocolo Fieldbus
El bus de campo del bus de campo de la Fundación es adecuado para aplicaciones de control de modulación básica y avanzada, así como la mayoría de los escenarios de control discretos asociados con estas funciones. El bus de protocolo de bus de campo de la Fundación tiene dos implementaciones ejecutadas a diferentes velocidades y en diferentes medios de transmisión: H1 es la implementación más común, que generalmente conecta dispositivos de campo y se ejecuta a 31.25 kbps; HSE (Ethernet de alta velocidad) conecta la computadora host, los subsistemas de E/S, las puertas de enlace y los dispositivos de campo, y se ejecuta a 100 Mbps. El bus de campo de la base de campo de la base se ha adoptado como un estándar de bus de campo en IEC 61804.
5.3 Procesar el protocolo de bus de campo Profibus
Profibus fue desarrollado por el Departamento de Educación e Investigación alemán BMBF. It is available in two variants, of which the more common variant is the Decentralized Peripheral (DP) protocol, which is typically used for communication between centralized controllers and sensors/actuators, and the other variant is the Process Automation (PA) protocol, which is used for the process control system PCS to monitor and control measuring devices.The PA variant is designed and intended for use in explosive or hazardous areas and uses a physical transmission link in De acuerdo con IEC 61158-2. PA mismo protocolo de comunicación básica que DP, pero PA funciona a una velocidad de 31.25 kpbs. Las redes DP y PA se pueden conectar a través de un acoplador, con DP utilizado como columna vertebral. Los protocolos de bus de campo Profibus se incluyen en los estándares IEC 61158 e IEC 61784.
5.4 Profinet IO Protocolo
El concepto Profinet tiene dos perspectivas: Profinet CBA y Profinet IO, los cuales pueden comunicarse en el mismo sistema de autobuses. Se pueden operar individualmente o en combinación, y el subsistema PROFINET IO puede usarse como un sistema Profinet CBA desde la otra perspectiva. Profinet IO se desarrolló para la comunicación de la comunicación de la comunicación en tiempo real (RT) y un tiempo de ciclo de ciclo de ciclo de ciclo, y un tiempo de ciclo de ciclo, y un tiempo de ciclo de ciclo, y un tiempo de ciclo de ciclo de ms o menos de 1 ms. Profinet CBA es adecuado para la comunicación basada en componentes a través de TCP/IP y para la comunicación en tiempo real en ingeniería de sistemas modulares. Ambos modos de comunicación de comunicación se pueden usar en paralelo. El Profinet CBA tiene un rango de tiempo de reacción de 100 ms.
El Profinet FieldBus Protocol se incluye en los estándares IEC 61158 e IEC 61784.
Protocolo de 5.5 CC-Link
CC-Link es un protocolo de bus de campo desarrollado por Mitsubishi Electric en Japón y ampliamente adoptado por otros proveedores japoneses. Actualmente, el número total de dispositivos que usan CC-Link excede los 6 millones, que cubre más de 1, 000 dispositivos diferentes. Ethernet industrial que utiliza el protocolo CC-Link se puede integrar fácilmente con las redes de TI convencionales.
Hay cuatro formatos CC-Link:
CC-Link CC-Link LT (versión liviana para dispositivos con bajos requisitos de comunicación) CC-Link Safety (versión de alta confiabilidad, que cumple con IEC 61508 SIL3 e ISO 13849-1 CAT 4) CC-Link IE (versión de Ethernet Industrial) Los medios de comunicación típicos de CC-Link incluyen par torcidos y fibras de fibras. Los medios de comunicación típicos de CC-Link incluyen cables de pares retorcidos y fibra óptica, la asociación de socios de CC-Link proporciona una lista de socios.
5.6 Protocolo industrial común (CIP)
El Protocolo Industrial Común (CIP) intenta proporcionar una arquitectura de comunicaciones unificadas para toda la industria manufacturera. CIP es un protocolo de capa de aplicación unificado para protocolos como Etretnet/IP, Devicenet, Componet y Controlnet.CIP consiste en un conjunto completo de mensajes y servicios utilizados para recopilar control, seguridad, sincronización, movimiento, configuración y otra información para la fabricación de aplicaciones de automatización. CIP contiene un conjunto de mensajes y servicios para recopilar control, seguridad, sincronización, movimiento, configuración y otra información de aplicaciones de automatización de fabricación. El protocolo es administrado por la Asociación Open DeviceNet Vendors (ODVA).
5.7 Protocolo de Netnet
Controlnet es una implementación CIP desarrollada por Allen-Bradley que tiene soporte incorporado para cables de enlace totalmente redundantes, y todas las comunicaciones están estrechamente programadas para un alto grado de determinismo.
La capa física Controlnet es RG -6 cable coaxial o fibra óptica usando conectores BNC. Controlnet utiliza la codificación de Manchester con una velocidad de bus de 5 Mbps. La capa de enlace funciona en un ciclo llamado Tiempo de actualización de red (NUT). Cada tuerca tiene dos fases, la primera fase está reservada para transmisiones de tráfico regulares para garantizar oportunidades de transmisión, y la segunda fase se usa para transmisiones de tráfico no programadas sin ninguna garantía. Cualquier transmisión de tráfico no programada garantizada. El tamaño máximo de la trama para Controlnet es de 510 bytes.
5.8 Protocolo DeviceNet
DeviceNet es otra implementación de CIP desarrollada por Allen-Bradley.Devicenet se encuentra en la parte superior de la capa física de la red del área del controlador (CAN) y utiliza la tecnología Controlnet, que es menos costosa y más robusta que el protocolo tradicional RS -485-}.
Las tasas de baudios de Devicenet son de 125 kbps, 250 kbps y 500 kbps, y la longitud de la columna vertebral es inversamente proporcional a la velocidad del bus, es decir, 500 metros, 250 metros y 125 metros, respectivamente. La mayoría de las implementaciones utilizan el modo maestro/esclavo, pero también se pueden usar transferencias punto a punto. Múltiples maestros coexisten en una sola red lógica. Devicenet ha sido cuidadosamente diseñado para operar de manera estable en entornos electromagnéticos complejos.
5.9 Protocolo Ethernet/IP
Ethernet/IP es una implementación del protocolo CIP desarrollado por Rockwell Automation. La capa de aplicación del protocolo es CIP. Ethernet/IP es un protocolo de capa de aplicación construido en la parte superior de la pila TCP/IP estándar, que trata todos los dispositivos en la red como un conjunto unificado de "objetos", utilizando la infraestructura Ethernet existente en la parte inferior (independientemente de la velocidad). Toda la pila Ethernet/IP se puede implementar en software en un procesador de propósito general sin la necesidad de una matriz de compuerta programable ASIC o campo (FPGA) .Ethernet/IP utiliza 44818/TCP para mensajes explícitos y 2222/UDP para mensajes implícitos.
5.10 Protocolo EtherCat
EtherCat (Ethernet para la tecnología de automatización de control) es un protocolo Ethernet para la tecnología de automatización de control con un Ethertype de 0 x88a4, que hace que la IP sea enrutable insertando datos de cuadros en paquetes UDP. EtherCat no utiliza un modelo por ciclo por nodo. En lugar de procesar un cuadro por nodo por ciclo (tiempo de actualización), EtherCat utiliza un modo "sobre la marcha". En lugar de simplemente recibir marcos de Ethernet de los dispositivos, EtherCat lee los datos enviados a los dispositivos a medida que pasa a través de ellos, los interpreta y los copia como datos de proceso en cada nodo, e inserta de manera similar los datos de entrada a medida que pasa. datos a medida que pasa el datagrama. Muchos nodos se pueden abordar con un solo cuadro.
Las redes EtherCAT se pueden integrar a través de puertas de enlace con Canopen, DeviceNet, Profibus y otros protocolos. Ethercat Technology Group es una organización internacional de usuarios y proveedores; A agosto de 2009, consta de más de 1.100 empresas de 47 países. EtherCat se incluye como un protocolo de bus de campo en IEC 61158 e IEC 61788, y en los protocolos IEC 61158 e IEC 61789. Ethercat como protocolo de bus de campo se incluye en los estándares IEC 61158 e IEC 61784. EtherCat usa puertos 34980/UDP y 34980/TCP para enrutamiento entre LAN ETHERNET.
5.11 EGD Protocolo (datos globales de Ethernet)
El protocolo de datos globales de Ethernet (EGD) es un mecanismo de comunicación que permite a una CPU compartir una parte de su memoria interna con una o más CPU a una tasa de ciclo programada regularmente. Ciertos GE Fanuc PLCS usan el protocolo EGD.
5.12 Protocolo de aletas
Fins es un protocolo desarrollado por Omron (una compañía de control japonesa) y utilizado en sus PLC más nuevos. Por lo general, se ejecuta en sistemas habilitados para IP utilizando el puerto 9600/UDP.
5.13 Protocolo de enlace de host
Host Link es un protocolo desarrollado por Omron para su serie PLC más antigua, sin embargo, muchos más nuevos Omron PLC aún pueden comunicarse usando el protocolo de Link Host. Es un protocolo de bus RS -232 basado en el código ASCII.
5.14 Protocolo SERCOS (sistema de comunicación en tiempo real en serie)
Sercos tiene requisitos estrictos en tiempo real y es particularmente adecuado para el control de movimiento en áreas como corte y formación de metales, ensamblaje de máquinas, embalaje, robótica, impresión y manejo de materiales. El protocolo es administrado por Sercos International y la versión actual es Sercos III. Sercos se define en detalle en los estándares IEC 61158 e IEC 61784.
5.15 SRTP (Protocolo de transferencia de solicitudes de servicio)
SRTP es un protocolo para el comando y la comunicación de datos al PLC a través de la PC. Es utilizado por GE Fanuc PLCS como un protocolo de comunicación de capa de aplicación.
5.16 Protocolo SINEC H1
SINEC H1 es un protocolo de capa de transporte desarrollado por Siemens en el que se pueden ejecutar diferentes protocolos de capa de aplicación. Las grandes características de ancho de banda de este protocolo lo hacen ideal para la transmisión de grandes volúmenes de datos.