A mesura que el nivell d'automatització industrial continua augmentant, la importància de la tecnologia d'autobusos industrials s'ha fet cada cop més evident. Com a una de les tecnologies bàsiques del sector industrial, els autobusos industrials tenen un paper vital per permetre una comunicació eficient i l'intercanvi de dades entre dispositius. Un bus industrial fa referència a un conjunt de línies de senyal compartides que s'utilitzen per transmetre informació i facilitar la comunicació entre mòduls; sota el control d'un dispositiu mestre, serveix com a via per transmetre informació a un dispositiu receptor específic.
Segons la seva ubicació, els autobusos es poden classificar en autobusos externs, autobusos interns i autobusos-xip. Els busos externs comuns inclouen RS-232, RS-485, USB i CAN (figura 1); els autobusos interns comuns inclouen HT, I²C i SPI (figura 2); i els busos de sistema comuns inclouen busos de dades, busos de control i busos d'adreces.
Bus extern
Bus intern
Autobusos industrials comuns
Bus CAN
CAN (Controller Area Network) és un protocol de comunicació sèrie estandarditzat per ISO. El bus CAN és un protocol de comunicació de dades en sèrie desenvolupat per Bosch d'Alemanya a principis de la dècada de 1980 per facilitar l'intercanvi de dades entre els nombrosos sistemes de control i proves dels automòbils moderns. És un bus multi-mestre que pot utilitzar-parells trenats, cable coaxial o fibra òptica com a mitjà de comunicació. La velocitat màxima de comunicació pot arribar a 1 Mbps.
Bus EtherCAT
EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology) és un protocol de comunicació Ethernet industrial d'alt rendiment-dissenyat específicament per a sistemes de control industrial-en temps real. Introduït l'any 2003 per Beckhoff Automation d'Alemanya, és un estàndard internacional obert.
En una xarxa EtherCAT, les dades es transmeten a través d'una topologia d'anell o de xarxa lineal. Cada dispositiu esclau llegeix les dades que necessita i després passa immediatament el paquet de dades al següent esclau; aquest procés s'anomena "processament sobre la marxa".
Bus ProfiNet
ProfiNet és un sistema de comunicació avançat que admet l'automatització distribuïda, desenvolupat per Siemens i la ProfiBus User Association. ProfiNet=ProfiBus + Ethernet; adapta l'arquitectura mestre-esclau ProfiBus a Ethernet i és un estàndard de bus d'automatització basat en la tecnologia Industrial Ethernet. No només admet diverses topologies, facilitant la integració i expansió del sistema, sinó que també és compatible amb les interfícies i protocols Ethernet existents; No només permet el control-en temps real de les línies de producció, sinó que també ofereix serveis de dades al web i al núvol mitjançant TCP.
Bus Modbus
El protocol de comunicació Modbus va ser inventat per Modicon el 1979 i va ser un dels primers protocols de bus utilitzats en entorns industrials. Hi ha diverses versions del protocol de comunicació Modbus, sent Modbus RTU, Modbus ASCII i Modbus TCP els més utilitzats.
Consideracions
Per satisfer els diferents requisits dels diferents escenaris d'aplicació, s'han d'aclarir els factors següents:
① Requisits d'oportunitat: seleccioneu un bus industrial amb capacitats de transmissió d'alta -velocitat en funció dels requisits d'oportunitat per a la transmissió d'informació durant el procés de producció. Alguns autobusos industrials d'alta velocitat-comuns inclouen EtherCAT, Profinet i EtherNet/IP. Aquests busos presenten una baixa latència i un gran ample de banda, el que els fa adequats per a escenaris amb requisits d'alta velocitat de comunicació.
② Requisits de volum de dades i-temps real: la selecció d'un bus industrial adequat requereix tenir en compte els requisits de volum de dades i-temps real. Alguns busos, com ara CAN i DeviceNet, són adequats per a escenaris amb volums de dades reduïts i requisits de temps real-baix, mentre que Modbus i ProfiBus són adequats per a escenaris amb volums de dades moderats i requisits de temps-reals més elevats.
③ Fiabilitat i tolerància a errors: considereu els riscos potencials en entorns industrials, com ara interferències i fallades d'equips. Per exemple, el bus ControlNet ofereix capacitats robustes de-tolerància a errors, la qual cosa el fa adequat per a escenaris que requereixen una gran fiabilitat. A més, alguns autobusos, com EtherCAT i ProfiNet, disposen de capacitats de detecció automàtica i d'auto{3}}curació, que garanteixen una comunicació fiable.
④ Flexibilitat i interoperabilitat: un altre factor a tenir en compte és si el sistema necessita comunicar-se amb diversos dispositius i equips de diferents fabricants. Alguns autobusos industrials, com ara Modbus i OPC UA, ofereixen una interoperabilitat i compatibilitat de dispositius excel·lents, la qual cosa els fa-adequats per a escenaris que requereixen comunicació amb diversos dispositius.
Passos del procés
Abans de seleccionar un bus industrial adequat, es recomana seguir aquests passos:
① Anàlisi de requisits: considereu exhaustivament el procés de producció, els requisits de l'equip i altres necessitats específiques per aclarir les característiques específiques requerides de l'autobús industrial.
② Investigació de mercat: obteniu una comprensió detallada de les característiques, escenaris d'aplicació, quota de mercat i costos de diversos autobusos industrials. La informació es pot obtenir llegint informes rellevants, assistint a fires del sector i consultant amb professionals.
③ Avaluació de proveïdors: contactar amb diversos proveïdors d'autobusos industrials us ajudarà a entendre millor el rendiment, el suport tècnic i altres serveis que ofereix cadascun.
④ Validació tècnica: mitjançant validació i proves pràctiques, compareu el rendiment i la fiabilitat de diferents busos industrials dins del sistema (basat en mètriques com ara el cicle de transmissió del bus, el cicle de rellotge, la freqüència de funcionament i l'amplada de banda del bus) per seleccionar la solució òptima.
Punts a tenir en compte
Després de seleccionar un autobús industrial adequat, presteu atenció als aspectes següents:
① Compatibilitat de dispositius: assegureu-vos que els dispositius són compatibles amb el bus industrial seleccionat i admeten els protocols de comunicació corresponents.
② Topologia: seleccioneu una topologia de bus adequada-com ara bus, estrella, arbre o anell-en funció dels requisits del sistema.
③ Manteniment eficient: entendre els procediments de manteniment i resolució de problemes del bus industrial, i planificar i gestionar la xarxa de bus industrial de manera adequada per garantir una comunicació estable i fiable.
Finalment, quan seleccioneu un autobús industrial, tingueu en compte la planificació i l'escalabilitat a llarg termini-per evitar substitucions i actualitzacions freqüents.