data-mobile="true" data-tablet-width="1030" data-mobile-width="620" data-smoothscroll="1">

Blog poświęcony zagadnieniom IT
w sieciach dostaw i produkcji

Przemysłowe protokoły komunikacyjne

Napisał  | czwartek, 09 sierpień 2018 13:17
Przemysłowe protokoły komunikacyjne

Często spotykaną cechą parków maszynowych jest duże zróżnicowanie ze względu na wiek maszyn, ich przeznaczenie, specyfikę pracy i wyposażenie w technologie komunikacji. Powoduje to, że w obrębie hali produkcyjnej występuje wiele różnych standardów komunikacji, które nie są ze sobą kompatybilne.

Oto przykład kilku protokołów komunikacyjnych, które można obecnie najczęściej spotkać w zakładach produkcyjnych:

Modbus 

Jeden z pierwszych, wywodzący się z lat 70-tych otwarty protokół komunikacji dla automatyki. Zdobył dużą popularność dzięki swojej niezawodności i prostocie. Pomimo swojego wieku, do dzisiaj jest powszechnie wykorzystywany w różnych gałęziach przemysłu. Opracowany do komunikacji ze sterownikami PLC w modelu master-slave.

Na przestrzeni lat powstały kolejne wersje protokołu Modbus, najpopularniejsze z nich to to:

  • Modbus RTU – szeregowy binarny protokół typu master/slave
  • Modbus ASCII – różniący się od Modbus RTU sposobem kodowania
  • Modbus TCP/IP – najnowszy w grupie, przesyłanie danych odbywa się w modelu TCP/IP

Oprócz aplikacji przemysłowych, protokół Modbus często jest wykorzystywany w systemach zarządzania budynkiem (BMS).

Profibus 

Stworzony przez firmę Siemens, otwarty dla producentów i użytkowników protokół, pozwala łączyć systemy sterowania z czujnikami i wymieniać informację z oprogramowaniem do wizualizacji. Technologia Profibus jest zorientowana na potrzeby przemysłu procesowego, a w szczególności tych przedsiębiorstw, które posiadają wysokie wymagania w zakresie kontroli bezpieczeństwa produkcji.

Profinet 

Oparty na standardzie przemysłowego Ethernetu, umożliwia zdefiniowanie maksymalnego opóźnienia w dostarczeniu konkretnych pakietów danych. Możliwość nadania priorytetu przesyłanym informacjom, ma kluczowe znaczenie dla sprawnego funkcjonowania aplikacji czasu rzeczywistego (w tym oprogramowaniu SCADA). 

Foundation Fieldbus

Działa na zasadzie komputerowej sieci lokalnej, wykorzystywany jest do dwukierunkowej wymiany informacji między urządzeniami pomiarowymi a rozproszonymi systemami sterowania. Został opracowany z myślą o przedsiębiorstwach zajmujących się produkcją procesową (rafinerie, zakłady chemiczne i papiernicze).

M-Bus ( Meter-Bus)

Protokół przeznaczony do przesyłania danych z mierników poboru energii elektrycznej, przepływu wody, ciśnieniomierzy i innych przyrządów pomiarowych wykorzystywanych w automatyce przemysłowej.

Ethernet/IP

Norma opracowana przez firmę Rockwell Automation, umożliwia nadanie priorytetu dla transferu danych krytycznych czasowo. Dużymi zaletami standardu Ethernet/IP są łatwa i szybka konfiguracja, szybkość transmisji danych i możliwość budowy rozległych sieci, dzięki czemu cieszy się on coraz większą popularnością w zastosowaniach automatyki przemysłowej. 

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport)

Opracowany przez IBM protokół transmisji danych przeznaczony dla systemów typu SCADA. Działa w oparciu o model publikacja/subskrypcja. Idea MQTT sprowadza się do maksymalnego zredukowania obciążenia sieci, dzięki czemu zapewnienia szybki przepływ danych o krytycznym znaczeniu dla procesu produkcji. Dzięki swojej charakterystyce, protokół dobrze sprawdza się w komunikacji z chmurą obliczeniową i jest zaliczany do rozwiązań Przemysłowego Internetu Rzeczy (IIOT).

Ujednolicenie komunikacji

Różne standardy komunikacji w obrębie hali produkcyjnej stają się kłopotem w chwili, gdy przedsiębiorstwo planuje objąć swoją infrastrukturę systemem monitorowania pracy maszyn (SCADA – Supervisory Control And Data Acquisition), albo kontroli realizacji produkcji (MES – Manufacturing Execution System). Specyfika tych systemów wymaga, aby wszystkie stanowiące go elementy mogły swobodnie wymieniać ze sobą dane. Problem niejednorodnej technologii komunikacji można rozwiązać dzięki rozwiązaniom OPC/OPC UA. Umożliwiają one transfer informacji pomiędzy różnymi urządzeniami i systemami, bez względu na zastosowany w nich protokół komunikacji. 

OPC (OLE for process control)

Standard umożliwiający komunikację pomiędzy systemem operacyjnym Windows i oprogramowaniem automatyki przemysłowej. Technologia OPC pozwala obejść problem różnorodności protokołów komunikacyjnych dzięki ujednoliceniu opisu i dostępu do danych. Poszczególne specyfikacje OPC obejmują takie obszary jak:

  • dostęp do danych w czasie rzeczywistym (OPC Data Access),
  • dostęp do danych historycznych (OPC Historical Data Access),
  • alarmy i zdarzenia (OPC Alarms & Events),
  • bezpieczeństwo danych (OPC Security)

OPC UA (Unified Architecture)

Zunifikowany otwarty standard, służący do wymiany informacji pomiędzy różnymi platformami (w przeciwieństwie do klasycznego OPC, bazującego na Windows). Informacje wymieniane są w modelu klient-serwer. Jednolity format danych, pozwala łączyć informacje pochodzące z urządzeń takich jak sterowniki PLC, moduły kontrolno-pomiarowe, panele operatorskie i systemy SCADA, MES czy ERP.

Sieci przemysłowe charakteryzują się znacznie większymi wymaganiami niż te, których używamy w domu czy biurze. Cechami, które powinny je wyróżniać jest bezpieczeństwo danych, niezawodność transferu, możliwość nadania priorytetu danym krytycznym czasowo oraz determinizm czasowy, czyli możliwość dokładnego zdefiniowania po jakim czasie pakiet informacji zostanie dostarczony. Dlatego gdy zamierzamy rozbudować sieć przemysłową, nabyć nowe maszyny czy systemem informatyczny, warto poświęcić nieco uwagi temu, według jakiego standardu będzie odbywać się komunikacja w obrębie hali produkcyjnej.

 

Udostępnij na:

Skomentuj

Upewnij się, że pola oznaczone wymagane gwiazdką (*) zostały wypełnione. Kod HTML nie jest dozwolony.

Przemysłowe protokoły komunikacyjne

Często spotykaną cechą parków maszynowych jest duże zróżnicowanie ze względu na wiek maszyn, ich przeznaczenie, specyfikę pracy i wyposażenie w technologie komunikacji. Powoduje to, że w obrębie hali produkcyjnej występuje...

09-08-2018, Autor: Marek Wiązowski

Systemy informatyczne dla utrzymania ruchu

Skuteczny i efektywny dział utrzymaniu ruchu stanowi fundament, na którym opiera się działalność każdego zakładu produkcyjnego. Gdy ilość lub złożoność infrastruktury osiąga pewien poziom graniczny, organizowanie zadań związanych z serwisem...

25-06-2018, Autor: Marek Wiązowski

Optymalizacja kosztów produkcji

Konkurowanie ceną, obok rywalizowania jakością i czasem realizacji, jest jednym z najważniejszych źródeł poszukiwania przewagi rynkowej. Nasilająca się presja na płace, będąca efektem występującego w wielu branżach niedoboru pracowników, zmusza...

06-06-2018, Autor: Marek Wiązowski

Ewolucja systemów MES

Systemy informatyczne z czasem ewoluują. Wynika to z postępu technologii, zmieniających się potrzeb i wymagań użytkowników, czy wreszcie nowych, dobrze przyjętych przez rynek koncepcji ich twórców. Reguła ta, widoczna jest...

17-04-2018, Autor: Marek Wiązowski

Jakie problemy w planowaniu produkcji może rozwiązać system APS?

Współczesne przedsiębiorstwa funkcjonują w warunkach dużej zmienności i niepewności. Ciągłym wahaniom podlega m.in. popyt na oferowane produkty, cena i dostępność materiałów, a także oczekiwania ze strony klientów. Wszystko to wywiera...

16-03-2018, Autor: Marek Wiązowski

Konkurowanie czasem realizacji – Quick Response Manufacturing

Konkurowanie czasem realizacji jest kolejnym, po redukcji kosztów i podnoszeniu jakości, etapem w ewolucji strategii wytwarzania. Niestabilność popytu i rosnące tempo, w jakim funkcjonuje globalny rynek sprawiły, że coraz częściej...

07-02-2018, Autor: Marek Wiązowski

System APS – optymalne planowanie produkcji

Systemy APS (Advanced Planning & Scheduling) stanowią obecnie jedne z najbardziej zaawansowanych narzędzi do planowania i harmonogramowania produkcji. Koncepcja tego oprogramowania narodziła się z potrzeby udoskonalenia nieelastycznego i obarczonego wieloma...

22-12-2017, Autor: Marek Wiązowski

Six sigma w systemie MES

Six sigma to powszechnie stosowana metoda zarządzania jakością i jeden z filarów lean management. Stosowanie koncepcji six sigma w zakładzie produkcyjnym, oznacza dążenie do ograniczenia liczby defektów w wytwarzanych artykułach...

15-12-2017, Autor: Marek Wiązowski

Współdziałanie systemów MES i ERP w zarządzaniu produkcją

Systemy informatyczne optymalizujące pracę działu produkcji są powszechnie stosowane we współczesnych fabrykach. Wiele przedsiębiorstw, które nie przeszły jeszcze procesu cyfryzacji w tym obszarze, rozważa wdrożenie systemu realizacji produkcji (MES -...

19-09-2017, Autor: Marek Wiązowski

Podłączenie systemu MES/SCADA do maszyn bez sterownika PLC

Na pewnym etapie rozwoju, wielu producentów dotyka problem wyboru sytemu do zarządzania produkcją. Argumentów przemawiających za wdrożeniem jest wiele: automatyzacja procesów i obiegu informacji, ścisła kontrola nad zdarzeniami w obrębie...

11-09-2017, Autor: Marek Wiązowski

Genealogia w MES

Tam gdzie "nie da się” śledzić produkcji.  Często, kiedy spotykam się z firmami, w których produkcja jest bardziej skomplikowana niż montaż z policzalnych ilości elementów składowych, słyszę podobne głosy: "U nas...

04-08-2015, Autor: Maciej Wojtkowiak

Uniwersalny czy spersonalizowany?

Interfejs użytkownika w systemach informatycznych wspomagających procesy produkcyjne   W świecie maszyn cyfrowych, globalnej sieci wymiany danych i informatyzacji firm, coraz częściej sięgamy po narzędzia wspomagające procesy produkcyjne. Staramy się planować, mierzyć...

28-03-2014, Autor: Maciej Wojtkowiak

Instrukcje

Zaufaj mi, jestem ekspertem! Po co mi instrukcja? Czy instrukcje w produkcji mają sens? Od kiedy mamy coraz więcej wszelkiej maści sprzętu ułatwiającego pracę i życie, posiadamy "tony papierów i tony analiz...

24-02-2014, Autor: Maciej Wojtkowiak

Ile orzeszków w czekoladzie?

Czy kontrola jakości w fabryce słodyczy to praca marzeń? Pewna gruzińska fabryka czekolady postanowiła rozwijać się i zdobywać kolejne, zagraniczne rynki. Zapewne dział marketingu zdawał sobie sprawę, że należy przetłumaczyć nazwę...

05-12-2012, Autor: Anita Syguda

Pośrodku niczego

Graficzne wskaźniki postępu zleceń produkcyjnych. Gdzie leży środek niczego? Czy można być pośrodku niczego? Czy takie miejsce istnieje? Jeżeli brać pod uwagę podstawowe prawa matematyczne to takie miejsce nie ma racji...

27-08-2012, Autor: Maciej Wojtkowiak

Ile końców ma sznurek

Zasilanie stanowisk produkcyjnych w trybie Lean oraz JiT Z filozofii JIT wynika dziwna sprawa. Stany magazynowe są traktowane jako strata. Coś co ma wartość finansową jest stratą. Im mniejsze stany posiadasz...

23-07-2012, Autor: Robert Dykacz

Gdzie jest nigdzie?

Magazyn przyprodukcyjny surowców. Pomoc czy utrapienie? Magazyn przyprodukcyjny według definicji, jak nazwa prosto wskazuje, wspomaga logistykę działu produkcji. Taki obiekt magazynowy jest ogniwem pośrednim w dostawie surowców i jako podsystem buforowy...

25-06-2012, Autor: Anita Syguda

Po co zebrom paski?

Czy partie i numery seryjne w genealogii produktu to jedyny niezbędny ślad? Zebra to nietypowe zwierzę, które dzięki swojemu charakterystycznemu ubarwieniu odróżnia się od innych zwierząt z terenów sawanny. Patrząc na...

07-05-2012, Autor: Maciej Wojtkowiak

Media społecznościowe