Өнеркәсіптік желілік протоколдар отбасы және далалық шиналар
Fieldbus
Өнеркәсіптік басқару жүйелерінде қолданылатын, нақты уақыттық дерек алмасуды қамтамасыз ететін Fieldbus протоколдары туралы ақпарат. IEC стандарттары, PLС және құрылғылармен байланыс.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Өнеркәсіптік компьютерлік желілер протоколдарының отбасы. Fieldbus – нақты уақыт режимінде таратылған басқару үшін қолданылатын өнеркәсіптік цифрлық байланыс желілерінің бір түрі. Fieldbus профильдері Халықаралық электротехникалық комиссия (IEC) тарапынан IEC 61784/61158 стандарты ретінде бекітілген. Күрделі автоматтандырылған өндірістік жүйе әдетте таратылған басқару жүйесі (DCS) ретінде иерархиялық деңгейде құрылады. Бұл иерархияда өндірісті басқарудың жоғарғы деңгейлері, уақытқа аса қатысы жоқ байланыс жүйесі (мысалы, Ethernet) арқылы бағдарламаланатын логикалық контроллерлердің (PLC) тікелей басқару деңгейімен байланысады. Fieldbus, тікелей басқару деңгейінің ПЛК-ларын, сенсорлар, атқарушы механизмдер, электр моторлары, консольдік шамдар, коммутаторлар, клапандар және контакторлар сияқты өндіріс орталығының құрауыштарымен байланыстырады, сондай-ақ ток тізбектері немесе цифрлық I/O сигналдары арқылы тікелей қосылыстарды алмастырады. Сондықтан Fieldbus жүйесіне уақыт пен шығынға қатысты талаптар жоғары болады. Жаңа мыңжылдықтан бері нақты уақыттық Ethernet негізіндегі бірнеше Fieldbus жүйелері құрылды. Бұл жүйелер болашақта дәстүрлі Fieldbus жүйелерін толықтай алмастыруға мүмкіндік береді.
Family of industrial computer network protocols
A fieldbus is a member of a family of industrial digital communication networks used for real time distributed control. Fieldbus profiles are standardized by the
International Electrotechnical Commission (IEC) as IEC 61784/61158. A complex automated industrial system is typically structured in hierarchical levels as a distributed control system (DCS). In this hierarchy the upper levels for production managements are linked to the direct control level of programmable logic controllers (PLC) via a non time critical communications system (e. g. Ethernet). The fieldbus links the PLCs of the direct control level to the components in the plant of the field level such as sensors, actuators, electric motors, console lights, switches, valves and contactors and replaces the direct connections via current loops or digital I/O signals. The requirement for a fieldbus are therefore time critical and cost sensitive. Since the new millennium a number of fieldbuses based on Real time Ethernet have been established. These have the potential to replace traditional fieldbuses in the long term.
Сипаттама
Полевая шина – нақты уақыт режимінде таратылған басқаруға арналған өнеркәсіптік желілік жүйе. Ол – өндіріс орналымдарындағы құралдарды қосудың бір жолы. Полевая шина әдетте тізбекті, жұлдызды, сақиналы, тармақты және ағаш тәрізді желілік топологияларды қолдайтын желілік құрылымда жұмыс істейді. Бұрын компьютерлер RS 232 (тізбектік қосылымдар) арқылы қосылатын, онда тек екі құрылғы ғана байланыса алатын. Бұл қазіргі қолданылып жүрген 4–20 мА байланыс схемасына ұқсас, онда әрбір құрылғы контроллер деңгейінде жеке байланыс нүктесіне ие болуы керек. Ал полевая шина – контроллер деңгейінде тек бір байланыс нүктесін қажет ететін және бір мезгілде жүздеген аналогтық және цифрлық нүктелерді қосуға мүмкіндік беретін қазіргі LAN типтес қосылымдарға тең. Бұл қажетті кабель ұзындығын және кабельдер санын азайтады. Сонымен қатар, полевая шина арқылы байланыс жасайтын құрылғыларға микропроцессор қажет болғандықтан, бір құрылғы көбінесе бірнеше нүктені қамтамасыз етеді. Кейбір полевая шина құрылғылары енді контроллерді өңдеуге мәжбүрлемей, құрылғы жағында PID басқаруы сияқты басқару схемаларын қолдайды.
A fieldbus is an industrial network system for real time distributed control. It is a way to connect instruments in a manufacturing plant. A fieldbus works on a network structure which typically allows daisy chain, star, ring, branch, and tree network topologies. Previously, computers were connected using RS 232 (serial connections) by which only two devices could communicate. This would be the equivalent of the currently used 4–20 mA communication scheme which requires that each device have its own communication point at the controller level, while the fieldbus is the equivalent of the current LAN type connections, which require only one communication point at the controller level and allow multiple (hundreds) of analog and digital points to be connected at the same time. This reduces both the length of the cable required and the number of cables required. Furthermore, since devices that communicate through a fieldbus require a microprocessor, multiple points are typically provided by the same device. Some fieldbus devices now support control schemes such as PID control on the device side instead of forcing the controller to do the processing.
Тарих
Таратылған басқару жүйесінде далалық автобусты пайдаланудың ең маңызды себебі – автоматтандыру жүйесінің жоғары қолжетімділігі мен сенімділігінен айырылмастан, орнату және күтіп-ұстау шығындарын азайту. Мақсат – әртүрлі өндірушілердің далалық құрылғылары үшін екі сымды кабельді және қарапайым конфигурацияны қолдану. Қолданысқа байланысты, сенсорлар мен атқарушы механизмдердің саны бір машинада жүздегеннен бастап, үлкен өндіріс орнында мыңдағанға дейін жетеді. Далалық автобустың тарихы осы мақсаттарға қалай қол жеткізуге болатынын көрсетеді.
The most important motivation to use a fieldbus in a distributed control system is to reduce the cost for installation and maintenance of the installation without losing the high availability and reliability of the automation system. The goal is to use a two wire cable and simple configuration for field devices from different manufacturers. Depending on the application, the number of sensors and actuators vary from hundreds in one machine up to several thousands distributed over a large plant. The history of the fieldbus shows how to approach these goals.
Жалпы мақсаттағы интерфейс шинасы (GPIB)
Кейбір деректер бойынша, алғашқы өрістік шина технологиясы – 1975 жылы IEEE 488 стандартында сипатталған HP IB. Ол «Жалпы мақсаттағы интерфейс шинасы» (GPIB) деп белгілі болды және автоматтандырылған және өнеркәсіптік құралдарды басқарудың де-факто стандарты атанды. GPIB әртүрлі өндірушілерден алынған құралдармен автоматтандырылған өлшемдерде кеңінен қолданылады. Бұл 24 сымнан тұратын кабель және қосылысы бар параллельді шина, кабель ұзындығының максималды шегі 20 метрді құрайды.
Arguably the precursor field bus technology is HP IB as described in IEEE 488 in 1975. "It became known as the General Purpose Interface Bus (GPIB), and became a de facto standard for automated and industrial instrument control". The GPIB has its main application in automated measurements with instruments from different manufacturers. It is a parallel bus with a cable and connector with 24 wires, limited to a maximal cable length of 20 metres.
Bitbus (Бітбұс)
Ең көне және кеңінен қолданылатын далалық шина технологиясы – Bitbus. Bitbus Intel Corporation компаниясымен өнеркәсіптік жүйелерде Multibus жүйелерін пайдалануды жақсарту мақсатында, жадыға жылдам қолжеткізуден баяу I/O функцияларын бөліп шығару арқылы құрылды. 1983 жылы Intel компаниясы 8044 Bitbus микроконтроллерін өзінің 8051 микроконтроллеріне далалық шиналық микропрограммасын қосып жасады. Bitbus физикалық деңгейде EIA 485 стандартын қолданады, оның құрамында екі бұрылған жұп сым бар – біреуі деректер үшін, екіншісі – синхронизация және сигналдар үшін. Дерек байланысы деңгейінде SDLC стандартын пайдалану 13,2 км жалпы ұзындығы бар бір сегментте 250 түйінді қосуға мүмкіндік береді. Bitbus жүйесінде бір бас түйін және бірнеше бағынышты түйіндер болады, бағынышты түйіндер тек бас түйіннің сұрауларына ғана жауап береді. Bitbus желілік деңгейде маршрутизацияны анықтамайды. 8044 тек салыстырмалы түрде кішкентай дерек пакетін (13 байт) қабылдайды, бірақ қашықтан қол жеткізу және басқару (RAC) тапсырмаларының тиімді жиынтығын және RAC тапсырмаларын жекелеу мүмкіндігін қамтиды. 1990 жылы IEEE Bitbus стандартын микроконтроллерлік жүйелердің сериялық басқару шинасы (IEEE 1118) ретінде қабылдады. Бүгінде BITBUS стандартын BEUG – BITBUS Еуропалық пайдаланушылар тобы қолдайды.
The oldest commonly used field bus technology is Bitbus. Bitbus was created by Intel Corporation to enhance use of Multibus systems in industrial systems by separating slow i/o functions from faster memory access. In 1983, Intel created the 8044 Bitbus microcontroller by adding field bus firmware to its existing 8051 microcontroller. Bitbus uses EIA 485 at the physical layer, with two twisted pairs one for data and the other for clocking and signals. Use of SDLC at the data link layer permits 250 nodes on one segment with a total distance of 13.2 km. Bitbus has one master node and multiple slaves, with slaves only responding to requests from the master. Bitbus does not define routing at the network layer. The 8044 permits only a relatively small data packet (13 bytes), but embeds an efficient set of RAC (remote access and control) tasks and the ability to develop custom RAC tasks. In 1990, the IEEE adopted Bitbus as the Microcontroller System Serial Control Bus (IEEE 1118). Today BITBUS is maintained by the BEUG BITBUS European Users Group.
Автоматтандыру үшін компьютерлік желілер
Кеңсе желілері автоматтандыру қолданбалары үшін аса қолайлы емес, себебі оларда берілу уақытының жоғарғы шегі болмайды. 1975 жылы кеңсе байланысы үшін жасалған ARCNET токендік механизмді пайдаланады, сондықтан кейіннен өнеркәсіп саласында да қолданыс тапты.
Office networks are not really suited for automation applications, as they lack the upper bounded transmission delay. ARCNET, which was conceived as early as 1975 for office connectivity uses a token mechanism and therefore found later uses in industry,
Өндірісті автоматтандыру протоколы (MAP)
Өндірістік автоматтандыру протоколы (MAP) 1984 жылы General Motors компаниясы бастаған автоматтандыру технологияларындағы OSI стандартына сәйкес келетін протоколдардың іске асырылуы болды. MAP көптеген өндірушілер қолдаған LAN стандарттау ұсынысына айналды және негізінен зауыттарды автоматтандыруда қолданылды. MAP 10 Мбит/с IEEE 802.4 токендік шинасын деректерді тарату ортасы ретінде пайдаланды. Ауқымы мен күрделілігіне байланысты MAP үлкен табысқа жете алмады. Күрделілікті төмендету және азайтылған ресурстармен жылдам өңдеуге қол жеткізу үшін 1988 жылы Enhanced Performance Architecture (EPA) MAP әзірленді. Бұл MiniMap Ашық жүйелердің өзара байланысы (OSI) негізгі анықтамалық моделінің 1, 2 және 7 деңгейлерін ғана қамтиды. Бұл шарттылық кейінірекгі өріс шинасы (fieldbus) анықтамаларына көшті. MAP-тың ең маңызды жетістігі – MAP-тың қолданбалы қабаты болып табылатын Manufacturing Message Specification (MMS).
The Manufacturing Automation Protocol (MAP) was an implementation of OSI compliant protocols in automation technology initiated by General Motors in 1984. MAP became a LAN standardization proposal supported by many manufacturers and was mainly used in factory automation. MAP has used the 10 Mbit/s IEEE 802.4 token bus as transmission medium. Due to its scope and complexity, MAP failed to make the big breakthrough. To reduce the complexity and reach faster processing with reduced resources the Enhanced Performance Architecture (EPA) MAP was developed in 1988. This MiniMap contains only levels 1,2 and 7 of the Open Systems Interconnection (OSI) basic reference model. This shortcut was taken over by the later fieldbus definitions. The most important achievement of MAP is Manufacturing Message Specification (MMS), the application layer of MAP.
Өндірістік хабарламаның (MMS) ерекшелігі
Өндірістік хабарламалар спецификациясы (MMS) – 1986 жылы алғашқы нұсқасы жарияланған, желілік құрылғылар мен компьютерлік бағдарламалар арасында нақты уақыт режимінде процестер деректерін және басқару ақпаратын беруге арналған протокол мен қызметтерді қамтитын ISO 9506 халықаралық стандарты. Ол Profibus үшін FMS немесе CANopen үшін SDO сияқты басқа өндірістік коммуникация стандарттарының көптеген дамуына үлгі болды. Ол әлі де IEC 61850 стандарттарындағы электр қуатын автоматтандыру сияқты қолдану қабаты ретінде қолданылуда.
The Manufacturing Message Specification (MMS) is an international standard ISO 9506 dealing with an application protocol and services for transferring real time process data and supervisory control information between networked devices or computer applications published as a first version in 1986. It has been a model for many further developments in other industrial communication standardizations such as FMS for Profibus or SDO for CANopen. It is still in use as a possible application layer e. g. for power utility automation in the IEC 61850 standards.
Өндiрiстiк автоматтандыруға арналған далалық автобустар
Өндірістік автоматтандыру саласында өріс шинасының талаптары – реакция уақытының қысқа болуы, сондай-ақ бірнеше бит немесе байт деректерінің жүз метрден аспайтын қашықтықта берілуін қамтамасыз ету.
In the field of manufacturing automation the requirements for a fieldbus are to support short reaction times with only a few bits or bytes to be transmitted over not more than some hundreds of meters.
MODBUS (жаңалық)
1979 жылы Modicon (қазіргі Schneider Electric) Modbus деп аталатын бағдарламаланатын логикалық контроллерлерін (PLC) қосуға арналған тізбекті шинаны құрды. Modbus-тың алғашқы нұсқасында EIA 485 UART сигналдарын қолданатын екі сымды кабель пайдаланылды. Протокол өте қарапайым, ол – басшы/бағынышты протоколы, ал дерек түрлері сол кездегі PLC-лер түсінетін түрлермен шектелген. Дегенмен, Modbus (Modbus TCP нұсқасымен бірге) бүгінгі күнге дейін ең көп қолданылатын өнеркәсіптік желілердің бірі болып табылады, әсіресе ғимараттарды автоматтандыру саласында.
In 1979 Modicon (now Schneider Electric) defined a serial bus to connect their programmable logic controllers (PLCs) called Modbus. In its first version Modbus used a two wire cable with EIA 485 UART signals. The protocol itself is very simple with a master/slave protocol and the number of data types are limited to those understood by PLCs at the time. Nevertheless, Modbus is (with its Modbus TCP version) still one of the most used industrial networks, mainly in the building automation field.
PROFIBUS
1987 жылы Германия үкіметінің қаржылық қолдауымен жүргізілген зерттеу жобасы Fieldbus Message Specification (FMS) негізінде PROFIBUS далалық автобусын анықтады. Іс жүзінде қолданылғанда, оның өте күрделі екені анықталды. 1994 жылы Siemens компаниясы Decentralized Periphery (DP) деп аталатын өзгертілген қолданба қабатын ұсынды, ол өндіріс саласында кеңінен қабылдауға ие болды. 2016 жылы Profibus әлемдегі ең көп орнатылған далалық автобустардың бірі болып табылады және 2018 жылы орнатылған түйіндердің саны 60 миллионға жетті.
A research project with the financial support of the German government defined in 1987 the fieldbus PROFIBUS based on the Fieldbus Message Specification (FMS). It showed in practical applications, that it was too complicated to handle in the field. In 1994 Siemens proposed a modified application layer with the name Decentralized Periphery (DP) which reached a good acceptance in the manufacturing industry. 2016 the Profibus is one of the most installed fieldbuses in the world and reaches 60 millions of installed nodes in 2018.
INTERBUS (көлік жолдары)
1987 жылы Phoenix Contact кеңістікте тараған кіріс және шығыстарды орталық басқару құрылғысына қосу үшін сериялық шинаны әзірледі. Басқару құрылғысы барлық кіріс және шығыс деректерін қамтитын физикалық сақина бойынша бір кадр жібереді. Кабельде 5 сым бар: жер сигналдық сымнан басқа, екі сым шығу кадры үшін және екі сым кері кадр үшін. Осы кабельдің көмегімен бүкіл орналымды ағаш тәрізді топологияда құруға болады. INTERBUS өндіріс саласында 22,9 миллионнан астам құрылғы орнатылуының арқасында үлкен жетістікке жетті. Interbus Profinet технологиясына қосылды және қазір INTERBUS Profibus Nutzerorganisation e. V. ұйымымен күтіліп келеді.
In 1987 Phoenix Contact developed a serial bus to connect spacially distributed inputs and outputs to a centralized controller. The controller send one frame over a physical ring, which contains all input and output data. The cable has 5 wires: beside the ground signal two wires for the outgoing frame and two wires for the returning frame. With this cable is it possible to have the whole installation in a tree topology. The INTERBUS was very successful in the manufacturing industry with more than 22,9 million of devices installed in the field. The Interbus joined the Profinet technology for Ethernet based fieldbus Profinet and the INTERBUS is now maintained by the Profibus Nutzerorganisation e. V.
КАН
1980-ші жылдары автомобильдердегі әртүрлі басқару жүйелері арасындағы байланыс мәселелерін шешу үшін неміс компаниясы Robert Bosch GmbH алғаш рет контроллерлік аймақ желісін (CAN) құрастырды. CAN тұжырымдамасы бойынша әрбір құрылғы сымдардың бір жиынтығы арқылы қосылуы мүмкін, ал қосылған әрбір құрылғы кез келген басқа құрылғымен еркін дерек алмаса алады. CAN көп ұзамай өндіріс автоматтандыру нарығына енді (басқа көптеген жүйелермен бірге). DeviceNet американдық Allen Bradley компаниясы (қазір Rockwell Automation компаниясына тиесілі) және ODVA (Open DeviceNet Vendor Association) ұйымдары CAN протоколы негізінде ашық өріс шинасы стандарты ретінде әзірледі. DeviceNet еуропалық EN 50325 стандартында бекітілген. DeviceNet стандартын анықтау және күтіп ұстау жауапкершілігі ODVA-ға жүктеледі. ControlNet және EtherNet/IP сияқты DeviceNet, CIP (Common Industrial Protocol) негізіндегі желілер отбасының құрамына кіреді. CIP осы үш өнеркәсіптік желінің ортақ қолданба қабатын құрайды. Сондықтан DeviceNet, ControlNet және Ethernet/IP жақсы үйлесімді және пайдаланушыға басқару деңгейі (EtherNet/IP), жасуша деңгейі (ControlNet) және дала деңгейі (DeviceNet) үшін жіктелінген байланыс жүйесін ұсынады. DeviceNet – объектіге бағытталған шина жүйесі және өндіруші/тұтынушы әдісі бойынша жұмыс істейді. DeviceNet құрылғылары клиент (мастер) немесе сервер (құл) рөлінде, немесе екеуінің де функцияларын орындай алады. Клиенттер мен серверлер өндіруші, тұтынушы, немесе екеуі де бола алады. CANopen-ті CiA (CAN in Automation) – CAN пайдаланушылар мен өндірушілер қауымдастығы әзірледі және 2002 жылдың соңынан бастап EN 50325 4 еуропалық стандарты ретінде бекітілді. CANopen CAN стандартының (ISO 11898 2) 1 және 2 қабаттарын, сондай-ақ штифтік қосылымдар, деректерді беру жылдамдығы және қолданба қабатына қатысты кеңейтімдерді пайдаланады.
During the 1980s, to solve communication problems between different control systems in cars, the German company Robert Bosch GmbH first developed the Controller Area Network (CAN). The concept of CAN was that every device can be connected by a single set of wires, and every device that is connected can freely exchange data with any other device. CAN soon migrated into the factory automation marketplace (with many others). DeviceNet was developed by the American company Allen Bradley (now owned by Rockwell Automation) and the ODVA (Open DeviceNet Vendor Association) as an open fieldbus standard based on the CAN protocol. DeviceNet is standardised in the European standard EN 50325. Specification and maintenance of the DeviceNet standard is the responsibility of ODVA. Like ControlNet and EtherNet/IP, DeviceNet belongs to the family of CIP based networks. CIP (Common Industrial Protocol) forms the common application layer of these three industrial networks. DeviceNet, ControlNet and Ethernet/IP are therefore well coordinated and provide the user with a graded communication system for the management level (EtherNet/IP), cell level (ControlNet) and field level (DeviceNet). DeviceNet is an object oriented bus system and operates according to the producer/consumer method. DeviceNet devices can be client (master) or server (slave) or both. Clients and servers can be Producer, Consumer or both. CANopen was developed by the CiA (CAN in Automation), the user and manufacturer association for CANopen, and has been standardized as European standard EN 50325 4 since the end of 2002. CANopen uses layers 1 and 2 of the CAN standard (ISO 11898 2) and extensions with regard to pin assignment, transmission rates and the application layer.
Процестерді автоматтандыруға арналған өріс автобустары
Процесс автоматтандыруда дәстүрлі түрде өрістегі таратушылардың көпшілігі 4-20 мА ток тізбегі арқылы басқару құрылғысына қосылады. Бұл тек өлшенген мәнді ток деңгейімен беруге ғана емес, сонымен қатар, мың метрден астам ұзындықтағы екі сымды кабель арқылы далалық құрылғыға қажетті электр қуатын жеткізуге мүмкіндік береді. Мұндай жүйелер қауіпті аймақтарда да орнатылады. NAMUR ұйымының пікірінше, осы қолданыстарда далалық шина осы талаптарға жауап беруі тиіс. 0, 1 немесе 2 аймақтарда орнату үшін Fieldbus Intrinsically Safe Concept (FISCO) талаптарын сипаттайтын аспаптарға арналған IEC/EN 60079-27 арнайы стандарты бар.
In process automation traditionally most of the field transmitters are connected over a current loop with 4 20 mA to the controlling device. This allows not only to transmit the measured value with the level of the current, but also provide the required electrical power to the field device with just one two wire cable of a length of more than a thousand meters. These systems are also installed in hazardous areas. According to NAMUR a fieldbus in these applications has to fulfill these requirements. A special standard for instrumentation IEC/EN 60079 27 is describing requirements for the Fieldbus Intrinsically Safe Concept (FISCO) for installations in zone 0, 1 or 2.
Дүниежүзілік FIP
FIP стандарты 1982 жылы болашақ далалық автобус стандартына қажеттіліктерді талдау мақсатымен француздық бастамаға негізделген. Осы зерттеу 1986 жылғы маусым айында 13 серіктес қатысқан еуропалық Eureka жобасына жол ашты. "Жергілікті өнеркәсіптік желілер" тобы Францияда стандартталуға ұсынылған алғашқы нұсқаны жасады. FIP далалық автобусының атауы бастапқыда француз тіліндегі "Flux d'Information vers le Processus" сөзінің аббревиатурасы болды, ал кейіннен FIP "Factory Instrumentation Protocol" деген ағылшынша атаумен де белгілі болды. FIP келесі он жылда Еуропа нарығында басымдыққа ие болған Profibus жүйесіне көш басты. WorldFIP веб-сайты 2002 жылдан бері жаңалықтар жарияламайды. FIP отбасының ең жақын туысы бүгінде пойыз вагондарына арналған Wire Train Bus жүйесінде кездеседі. Дегенмен, WorldFIP-тің FIPIO протоколы деп белгілі бір бөлігі машина құрамдас бөліктерінде кеңінен қолданылады.
The FIP standard is based on a French initiative in 1982 to create a requirements analysis for a future field bus standard. The study led to the European Eureka initiative for a field bus standard in June 1986 that included 13 partners. The development group (réseaux locaux industriels) created the first proposal to be standardized in France. The name of the FIP field bus was originally given as an abbreviation of the French "Flux d'Information vers le Processus" while later referring to FIP with the English name "Factory Instrumentation Protocol". FIP has lost ground to Profibus which came to prevail the market in Europe in the following decade the WorldFIP homepage has seen no press release since 2002. The closest cousin of the FIP family can be found today in the Wire Train Bus for train coaches. However a specific subset of WorldFIP known the FIPIO protocol can be found widely in machine components.
Foundation Fieldbus (FF) (Қорылымның далалық автобусы)
Foundation Fieldbus көп жылдар бойы Халықаралық Автоматтандыру Қоғамы (ISA) SP50 ретінде әзірленді. Бүгінде Foundation Fieldbus мұнай өңдеу, мұнай-химия, электр энергиясын өндіру сияқты көптеген ауыр процестік қолданыстарда, сондай-ақ тамақ және сусын, фармацевтика және ядролық салаларда кеңінен қолданылып, орнатылған базасы үнемі өсіп келеді. 2015 жылдың 1 қаңтарынан бастап Fieldbus Foundation жаңа FieldComm тобының құрамына кірді.
Foundation Fieldbus was developed over a period of many years by the International Society of Automation (ISA) as SP50. Foundation Fieldbus today enjoys a growing installed base in many heavy process applications such as refining, petrochemicals, power generation, and even food and beverage, pharmaceuticals, and nuclear applications. Effective January 1, 2015, the Fieldbus Foundation has become part of the new FieldComm Group.
PROFIBUS-PA
Profibus PA (процесс автоматтандыру) өлшеу және процесс аспаптары, атқарушы механизмдер және процесс басқару жүйесі немесе процесс инженериясында PLC/DCS арасындағы байланыс үшін қолданылады. Profibus PA – процесті автоматтандыруға бейімделген физикалық қабаты бар Profibus нұсқасы, онда бірнеше сегмент (PA сегменттері) далалық құралдармен Profibus DP-ге қосқыштар арқылы қосылуы мүмкін. Бұл сегменттердің екі сымды автобус кабелі байланысты ғана емес, сонымен қатар қатысушыларды қуатпен жабдықтауды да қамтамасыз етеді (MBP беру технологиясы). Profibus PA-ның тағы бір ерекшелігі – кеңінен қолданылатын "PA Devices" (PA Profile) құрылғы профилі, онда далалық құрылғылардың ең маңызды функциялары өндірушілер арасында біркелкі стандартталған.
Profibus PA (process automation) is used for communication between measuring and process instruments, actuators and process control system or PLC/DCS in process engineering. Profibus PA is a Profibus version with physical layer suitable for process automation, in which several segments (PA segments) with field instruments can be connected to Profibus DP via so called couplers. The two wire bus cable of these segments takes over not only the communication, but also the power supply of the participants (MBP transmission technology). Another special feature of Profibus PA is the widely used device profile "PA Devices" (PA Profile),
in which the most important functions of the field devices are standardized across manufacturers.
LonWorks компаниясы
1980 жылдарға қайта оралып қарасақ, LonWorks басқа желілерден өзгеше, Echelon Corporation компаниясының компьютер ғалымдарының еңбегінің нәтижесі болып табылады. 1999 жылы коммуникациялық протокол (сол кезде LonTalk деп аталған) ANSI ұйымына ұсынылып, басқару желілері үшін стандарт ретінде қабылданды (ANSI/CEA 709.1 B), ал 2005 жылы EN 14908 (Еуропалық ғимараттарды автоматтандыру стандарты) ретінде бекітілді. Бұл протокол сондай-ақ ғимараттарды автоматтандыруға арналған BACnet ASHRAE/ANSI стандартының дерек байланысы/физикалық қабаттарының бірі болып табылады.
Going back to the 1980s, unlike other networks, LonWorks is the result of the work of computer scientists from Echelon Corporation. In 1999 the communications protocol (then known as LonTalk) was submitted to ANSI and accepted as a standard for control networking (ANSI/CEA 709.1 B), in 2005 as EN 14908 (European building automation standard). The protocol is also one of several data link/physical layers of the BACnet ASHRAE/ANSI standard for building automation.
BACnet желісі
BACnet стандарты бастапқыда 1987 жылдан бастап Американдық жылыту, салқындату және ауа кондициялау инженерлері қоғамы (ASHRAE) тарапынан әзірленді және қазіргі күні де осы қоғам тарапынан қолданылып келеді. BACnet 1995 жылдан бері 135 нөмірімен Американдық Ұлттық Стандарт (ANSI), Еуропалық стандарт, көптеген елдердегі ұлттық стандарт және 2003 жылдан бері ISO 16484 әлемдік стандарты болып табылады. 2017 жылы BACnet құрылыс автоматтандыру нарығындағы нарықтың 60% үлесіне ие болды.
The BACnet standard was initially developed and is now maintained by the American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers (ASHRAE) starting in 1987. BACnet is an American National Standard (ANSI) 135 since 1995, a European standard, a national standard in many countries, and global ISO Standard 16484 since 2003. BACnet has in 2017 a market share of 60% in building automation market.
Стандарттау
Өріс автобусы технологиясы 1988 жылдан бері қолданылып келсе де, ISA S50.02 стандартының аяқталуымен халықаралық стандартты әзірлеуге көп жыл кетті. 1999 жылы IEC SC65C/WG6 стандарттар комитеті IEC далалық шина стандартының жобасындағы келіспеушіліктерді шешу үшін өтті. Бұл кездесудің нәтижесінде сегіз түрлі протокол жиынтығын қамтитын "Типтер" деп аталатын IEC 61158 стандартының бастапқы нұсқасы құрылды. Бұл стандарттың нұсқасы алғаш рет Еуропалық ортақ нарық үшін жасалған, ортақ элементтерге көбірек назар аудармай, ұлттар арасындағы саудаға кедергі келтіруді жою – оның басты мақсатына қол жеткізді. Ортақтық мәселелері енді әрбір далалық шина стандартының типін қолдайтын халықаралық консорциумдардың қарауына берілді. Стандарт бекітілгеннен кейін IEC стандарттарын әзірлеу жұмысы тоқтатылып, комитет таратылды. IEC 61158 стандартының 4000-нан астам бетіндегі формальдық және мазмұндық қайшылықтарды шешу үшін жаңа IEC SC65C/MT 9 комитеті құрылды. Аталған протоколдар бойынша жұмыс көбінесе аяқталды. Қауіпсіздік далалық шиналары немесе нақты уақыттық Ethernet далалық шиналары сияқты жаңа протоколдар әдеттегі 5 жылдық техникалық қызмет көрсету циклы ішінде халықаралық далалық шина стандартының анықтамасына енгізілуде. Стандарттың 2008 жылғы нұсқасында далалық шина түрлері Коммуникациялық профильдік отбасыларға (CPF) қайта ұйымдастырылды.
Although fieldbus technology has been around since 1988, with the completion of the ISA S50.02 standard, the development of the international standard took many years. In 1999, the IEC SC65C/WG6 standards committee met to resolve difference in the draft IEC fieldbus standard. The result of this meeting was the initial form of the IEC 61158 standard with eight different protocol sets called "Types". This form of standard was first developed for the European Common Market, concentrates less on commonality, and achieves its primary purpose—elimination of restraint of trade between nations. Issues of commonality are now left to the international consortia that support each of the fieldbus standard types. Almost as soon as it was approved, the IEC standards development work ceased and the committee was dissolved. A new IEC committee SC65C/MT 9 was formed to resolve the conflicts in form and substance within the more than 4000 pages of IEC 61158. The work on the above protocol types is substantially complete. New protocols, such as for safety fieldbuses or real time Ethernet fieldbuses are being accepted into the definition of the international fieldbus standard during a typical 5 year maintenance cycle. In the 2008 version of the standard, the fieldbus types are reorganized into Communication Profile Families (CPFs).
Далалық автобус стандарттарының құрылымы
Далалық шиналар үшін көптеген бәсекелес технологиялар болды және бірыңғай байланыс механизміне деген бастапқы үміттер ақталу жолына қоймады. Мұндай жағдайды болжауға болады, себебі далалық шина технологиясын әртүрлі салаларда әртүрліше жүзеге асыру қажет; автомобильдердегі далалық шиналар, процестік өсімдіктерді басқарудағы далалық шиналардан функционалдық тұрғыдан өзгеше.
There were many competing technologies for fieldbuses and the original hope for one single unified communications mechanism has not been realized. This should not be unexpected since fieldbus technology needs to be implemented differently in different applications; automotive fieldbuses are functionally different from process plant control fieldbuses.
IEC 61784 талаптарына сәйкестік
Әрбір брендтің протоколдық отбасылары Communication Profile Family деп аталады және CPF санымен қысқартылады. Әрбір протоколдық отбасы қазіргі таңда өрістік шиналарды, нақты уақыттық Ethernet шешімдерін, орнату ережелерін және функционалдық қауіпсіздік протоколдарын анықтай алады. Бұл мүмкін болатын профильдер отбасылары IEC 61784 стандартында белгіленген және келесі кестеде жинақталған.
The protocol families of each brand name are called Communication Profile Family and are abbreviated as CPF with a number. Each protocol family can now define fieldbuses, real time Ethernet solutions, installation rules and protocols for functional safety. These possible profile families are laid down in IEC 61784 and compiled in the following table. Communication Profile Families (CPF) in IEC 61784 (sub )part IEC 61158 Services & Protocols CPF Family Communication Profile (CP) & trade name 1 2 3 5 PhL DLL AL 1 Foundation Fieldbus (FF) CP 1/1 FF H1 X 1 1 Type 1 Type 1 Type 9 CP 1/2 FF – HSE X 1 1 8802 3 TCP/UDP/IP Type 5 CP 1/3 FF H2 X 1 1 Type 1 Type 1 Type 9 FSCP 1/1 FF SIS 1 2 CIP CP 2/1 ControlNet X 2 Type 2 Type 2 Type 2 CP 2/2 EtherNet/IP X X 2 2 8802 3 Type 2 Type 2 CP 3/3 DeviceNet X 2 2 Type 2 Type 2 Type 2 FSCP 2/1 CIP Safety 2 3 PROFIBUS & PROFINET CP 3/1 PROFIBUS DP X 3 3 Type 3 Type 3 Type 3 CP 3/2 PROFIBUS PA X 3 3 Type 1 Type 3 Type 3 CP 3/3 PROFINET CBA (void since 2014) 8802 3 TCP/IP Type 10 CP 3/4 PROFINET IO Class A X 3 3 8802 3 UDP/IP Type 10 CP 3/5 PROFINET IO Class B X 3 3 8802 3 UDP/IP Type 10 CP 3/6 PROFINET IO Class C X 3 3 8802 3 UDP/IP Type 10 FSCP 3/1 PROFIsafe 3 4 P NET CP 4/1 P NET RS 485 X 4 Type 4 Type 4 Type 4 CP 4/2 P NET RS 232 (removed) Type 4 Type 4 Type 4 CP 4/3 P NET on IP X 4 8802.3 Type 4 Type 4 5 WorldFIP CP 5/1 WorldFIP (MPS, MCS) X Type 1 Type 7 Type 7 CP 5/2 WorldFIP (MPS, MCS, SubMMS) X Type 1 Type 7 Type 7 CP 5/3 WorldFIP (MPS) X Type 1 Type 7 Type 7 6 INTERBUS CP 6/1 INTERBUS X 6 6 Type 8 Type 8 Type 8 CP 6/2 INTERBUS TCP/IP X 6 6 Type 8 Type 8 Type 8 CP 6/3 INTERBUS Subset X 6 6 Type 8 Type 8 Type 8 CP 6/4 Link 3/4 to INTERBUS X 6 Type 8 Type 8 Type 10 CP 6/5 Link 3/5 to INTERBUS X 6 Type 8 Type 8 Type 10 CP 6/6 Link 3/6 to INTERBUS X 6 Type 8 Type 8 Type 10 FSCP 6/7 INTERBUS Safety 6 7 Swiftnet Deleted for lack of market relevance Type 6 8 CC Link CP 8/1 CC Link/V1 X 8 8 Type 18 Type 18 Type 18 CP 8/2 CC Link/V2 X 8 Type 18 Type 18 Type 18 CP 8/3 CC Link/LT (Bus powered low cost) X 8 Type 18 Type 18 Type 18 CP 8/4 CC Link IE Controller X 8 8802 3 Type 23 CP 8/5 CC Link IE Field Network X 8 8802 3 Type 23 FSCP 8/1 CC Link Safety 8 9 HART CP 9/1 Universal Command (HART 6) X Type 20 CP 9/2 Wireless HART (See IEC 62591) Type 20 10 Vnet/IP CP 10/1 Vnet/IP X 10 8802 3 Type 17 Type 17 11 TCnet CP 11/1 TCnet star X 11 8802 3 Type 11 Type 11 CP 11/2 TCnet loop 100 X 11 8802 3 Type 11 Type 11 CP 11/3 TCnet loop 1G X 11 8802 3 Type 11 Type 11 12 EtherCAT CP 12/1 Simple IO X 12 12 Type 12 Type 12 Type 12 CP 12/2 Mailbox & time synchronization X 12 12 Type 12 Type 12 Type 12 FSCP 12/1 Safety over EtherCAT 12 13 Ethernet POWERLINK CP 13/1 EPL X 13 13 8802 3 Type 13 Type 13 FSCP 13/1 openSAFETY 13 14 Ethernet for Plant Automation (EPA) CP 14/1 EPA NRT X 14 14 8802 3 Type 14 Type 14 CP 14/2 EPA RT X 14 14 8802 3 Type 14 Type 14 CP 14/3 EPA FRT X 8802 3 Type 14 Type 14 CP 14/4 EPA MRT X 14 14 8802 3 Type 14 Type 14 FSCP 14/1 EPA Safety 14 15 MODBUS RTPS CP 15/1 MODBUS TCP X 15 8802 3 TCP/IP Type 15 CP 15/2 RTPS X 15 8802 3 TCP/IP Type 15 16 SERCOS CP 16/1 SERCOS I X 16 Type 16 Type 16 Type 16 CP 16/2 SERCOS II X 16 Type 16 Type 16 Type 16 CP 16/3 SERCOS III X 2 16 8802 3 Type 16 Type 16 SFCP 2/1 CIP Safety 2 17 RAPIEnet CP 17/1 X 17 8802 3 Type 21 Type 21 18 SafetyNET p CP 18/1 RTFL (real time frame line) X 18 18 8802 3 Type 22 Type 22 CP 18/2 RTFN (real time frame network) X 18 18 8802 3 Type 22 Type 22 SFCP 18/1 SafetyNET p 18 19 MECHATROLINK CP 19/1 MECHATRILINK II X 19 Type 24 Type 24 Type 24 CP 19/2 MECHATRILINK III X 19 Type 24 Type 24 Type 24 20 ADS net CP 20/1 NETWORK 1000 X 20 8802 3 Type 25 Type 25 CP 20/2 NX X 20 8802 3 Type 25 Type 25 21 FL net CP 21/1 FL net X 21 8802 3 Type 26 Type 26
As an example, we will search for the standards for PROFIBUS DP. This belongs to the CPF 3 family and has the profile CP 3/1. In Table 5 we find that its protocol scope is defined in IEC 61784 Part 1. It uses protocol type 3, so the documents IEC 61158 3 3, 61158 4 3, 61158 5 3 and 61158 6 3 are required for the protocol definitions. The physical interface is defined in the common 61158 2 under type 3. The installation regulations can be found in IEC 61784 5 3 in Appendix A. It can be combined with the FSCP3/1 as PROFIsafe, which is defined in the IEC 61784 3 3 standard. To avoid the manufacturer having to list all these standards explicitly, the reference to the profile is specified in the standard. In the case of our example for the PROFIBUS DP, the specification of the relevant standards would therefore have to be
Compliance to IEC 61784 1 Ed.3:2019 CPF 3/1
Коммуникациялық профильдер отбасылары (CPF) IEC 61784 (қосымша) бөлігі IEC 61158 Қызметтер және протоколдар
The protocol families of each brand name are called Communication Profile Family and are abbreviated as CPF with a number. Each protocol family can now define fieldbuses, real time Ethernet solutions, installation rules and protocols for functional safety. These possible profile families are laid down in IEC 61784 and compiled in the following table. Communication Profile Families (CPF) in IEC 61784 (sub )part IEC 61158 Services & Protocols CPF Family Communication Profile (CP) & trade name 1 2 3 5 PhL DLL AL 1 Foundation Fieldbus (FF) CP 1/1 FF H1 X 1 1 Type 1 Type 1 Type 9 CP 1/2 FF – HSE X 1 1 8802 3 TCP/UDP/IP Type 5 CP 1/3 FF H2 X 1 1 Type 1 Type 1 Type 9 FSCP 1/1 FF SIS 1 2 CIP CP 2/1 ControlNet X 2 Type 2 Type 2 Type 2 CP 2/2 EtherNet/IP X X 2 2 8802 3 Type 2 Type 2 CP 3/3 DeviceNet X 2 2 Type 2 Type 2 Type 2 FSCP 2/1 CIP Safety 2 3 PROFIBUS & PROFINET CP 3/1 PROFIBUS DP X 3 3 Type 3 Type 3 Type 3 CP 3/2 PROFIBUS PA X 3 3 Type 1 Type 3 Type 3 CP 3/3 PROFINET CBA (void since 2014) 8802 3 TCP/IP Type 10 CP 3/4 PROFINET IO Class A X 3 3 8802 3 UDP/IP Type 10 CP 3/5 PROFINET IO Class B X 3 3 8802 3 UDP/IP Type 10 CP 3/6 PROFINET IO Class C X 3 3 8802 3 UDP/IP Type 10 FSCP 3/1 PROFIsafe 3 4 P NET CP 4/1 P NET RS 485 X 4 Type 4 Type 4 Type 4 CP 4/2 P NET RS 232 (removed) Type 4 Type 4 Type 4 CP 4/3 P NET on IP X 4 8802.3 Type 4 Type 4 5 WorldFIP CP 5/1 WorldFIP (MPS, MCS) X Type 1 Type 7 Type 7 CP 5/2 WorldFIP (MPS, MCS, SubMMS) X Type 1 Type 7 Type 7 CP 5/3 WorldFIP (MPS) X Type 1 Type 7 Type 7 6 INTERBUS CP 6/1 INTERBUS X 6 6 Type 8 Type 8 Type 8 CP 6/2 INTERBUS TCP/IP X 6 6 Type 8 Type 8 Type 8 CP 6/3 INTERBUS Subset X 6 6 Type 8 Type 8 Type 8 CP 6/4 Link 3/4 to INTERBUS X 6 Type 8 Type 8 Type 10 CP 6/5 Link 3/5 to INTERBUS X 6 Type 8 Type 8 Type 10 CP 6/6 Link 3/6 to INTERBUS X 6 Type 8 Type 8 Type 10 FSCP 6/7 INTERBUS Safety 6 7 Swiftnet Deleted for lack of market relevance Type 6 8 CC Link CP 8/1 CC Link/V1 X 8 8 Type 18 Type 18 Type 18 CP 8/2 CC Link/V2 X 8 Type 18 Type 18 Type 18 CP 8/3 CC Link/LT (Bus powered low cost) X 8 Type 18 Type 18 Type 18 CP 8/4 CC Link IE Controller X 8 8802 3 Type 23 CP 8/5 CC Link IE Field Network X 8 8802 3 Type 23 FSCP 8/1 CC Link Safety 8 9 HART CP 9/1 Universal Command (HART 6) X Type 20 CP 9/2 Wireless HART (See IEC 62591) Type 20 10 Vnet/IP CP 10/1 Vnet/IP X 10 8802 3 Type 17 Type 17 11 TCnet CP 11/1 TCnet star X 11 8802 3 Type 11 Type 11 CP 11/2 TCnet loop 100 X 11 8802 3 Type 11 Type 11 CP 11/3 TCnet loop 1G X 11 8802 3 Type 11 Type 11 12 EtherCAT CP 12/1 Simple IO X 12 12 Type 12 Type 12 Type 12 CP 12/2 Mailbox & time synchronization X 12 12 Type 12 Type 12 Type 12 FSCP 12/1 Safety over EtherCAT 12 13 Ethernet POWERLINK CP 13/1 EPL X 13 13 8802 3 Type 13 Type 13 FSCP 13/1 openSAFETY 13 14 Ethernet for Plant Automation (EPA) CP 14/1 EPA NRT X 14 14 8802 3 Type 14 Type 14 CP 14/2 EPA RT X 14 14 8802 3 Type 14 Type 14 CP 14/3 EPA FRT X 8802 3 Type 14 Type 14 CP 14/4 EPA MRT X 14 14 8802 3 Type 14 Type 14 FSCP 14/1 EPA Safety 14 15 MODBUS RTPS CP 15/1 MODBUS TCP X 15 8802 3 TCP/IP Type 15 CP 15/2 RTPS X 15 8802 3 TCP/IP Type 15 16 SERCOS CP 16/1 SERCOS I X 16 Type 16 Type 16 Type 16 CP 16/2 SERCOS II X 16 Type 16 Type 16 Type 16 CP 16/3 SERCOS III X 2 16 8802 3 Type 16 Type 16 SFCP 2/1 CIP Safety 2 17 RAPIEnet CP 17/1 X 17 8802 3 Type 21 Type 21 18 SafetyNET p CP 18/1 RTFL (real time frame line) X 18 18 8802 3 Type 22 Type 22 CP 18/2 RTFN (real time frame network) X 18 18 8802 3 Type 22 Type 22 SFCP 18/1 SafetyNET p 18 19 MECHATROLINK CP 19/1 MECHATRILINK II X 19 Type 24 Type 24 Type 24 CP 19/2 MECHATRILINK III X 19 Type 24 Type 24 Type 24 20 ADS net CP 20/1 NETWORK 1000 X 20 8802 3 Type 25 Type 25 CP 20/2 NX X 20 8802 3 Type 25 Type 25 21 FL net CP 21/1 FL net X 21 8802 3 Type 26 Type 26
As an example, we will search for the standards for PROFIBUS DP. This belongs to the CPF 3 family and has the profile CP 3/1. In Table 5 we find that its protocol scope is defined in IEC 61784 Part 1. It uses protocol type 3, so the documents IEC 61158 3 3, 61158 4 3, 61158 5 3 and 61158 6 3 are required for the protocol definitions. The physical interface is defined in the common 61158 2 under type 3. The installation regulations can be found in IEC 61784 5 3 in Appendix A. It can be combined with the FSCP3/1 as PROFIsafe, which is defined in the IEC 61784 3 3 standard. To avoid the manufacturer having to list all these standards explicitly, the reference to the profile is specified in the standard. In the case of our example for the PROFIBUS DP, the specification of the relevant standards would therefore have to be
Compliance to IEC 61784 1 Ed.3:2019 CPF 3/1
CPF | Отбасы | Коммуникациялық профиль (CP) & саудалық атауы | 1 | 2 | 3 | 5 | PhL | DLL | AL
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---
1 | Foundation Fieldbus (FF) | CP 1/1 FF | H1 | X | 1 | 1 | Type 1 | Type 1 | Type 9
| CP 1/2 FF – HSE | X | 1 | 1 | 8802 3
2 | TCP/UDP/IP | Type 5 | CP 1/3 FF | H2 | X | 1 | 1 | Type 1 | Type 1 | Type 9
| FSCP 1/1 FF SIS | | 1 | | 2
3 | CIP | CP 2/1 ControlNet | X | | 2 | Type 2 | Type 2 | Type 2
| CP 2/2 EtherNet/IP | X | X | 2 | 2 | 8802 3 | Type 2 | Type 2
4 | DeviceNet | CP 3/3 | X | 2 | 2 | Type 2 | Type 2 | Type 2
| FSCP 2/1 CIP Safety | | 2 | | |
5 | PROFIBUS & PROFINET | CP 3/1 PROFIBUS DP | X | 3 | 3 | Type 3 | Type 3 | Type 3
| CP 3/2 PROFIBUS PA | X | 3 | 3 | Type 1 | Type 3 | Type 3
| CP 3/3 PROFINET CBA (2014 жылдан бері қолданылмайды) | | | 8802 3 | TCP/IP | Type 10
| CP 3/4 PROFINET IO Class A | X | 3 | 3 | 8802 3 | UDP/IP | Type 10
| CP 3/5 PROFINET IO Class B | X | 3 | 3 | 8802 3 | UDP/IP | Type 10
| CP 3/6 PROFINET IO Class C | X | 3 | 3 | 8802 3 | UDP/IP | Type 10
| FSCP 3/1 PROFIsafe | | 3 | | |
6 | P NET | CP 4/1 P NET RS 485 | X | 4 | Type 4 | Type 4 | Type 4
| CP 4/2 P NET RS 232 (жойылды) | | Type 4 | Type 4 | Type 4
| CP 4/3 P NET on IP | X | 4 | 8802.3 | Type 4 | Type 4
7 | WorldFIP | CP 5/1 WorldFIP (MPS, MCS) | X | Type 1 | Type 7 | Type 7
| CP 5/2 WorldFIP (MPS, MCS, SubMMS) | X | Type 1 | Type 7 | Type 7
| CP 5/3 WorldFIP (MPS) | X | Type 1 | Type 7 | Type 7
8 | INTERBUS | CP 6/1 INTERBUS | X | 6 | 6 | Type 8 | Type 8 | Type 8
| CP 6/2 INTERBUS TCP/IP | X | 6 | 6 | Type 8 | Type 8 | Type 8
| CP 6/3 INTERBUS Subset | X | 6 | 6 | Type 8 | Type 8 | Type 8
| CP 6/4 Link 3/4 to INTERBUS | | X | 6 | Type 8 | Type 8 | Type 10
| CP 6/5 Link 3/5 to INTERBUS | | X | 6 | Type 8 | Type 8 | Type 10
| CP 6/6 Link 3/6 to INTERBUS | | X | 6 | Type 8 | Type 8 | Type 10
| FSCP 6/7 INTERBUS Safety | | 6 | | |
9 | Swiftnet | Жылдамдығының маңыздылығына байланысты жойылды | Type 6
10 | CC Link | CP 8/1 CC Link/V1 | X | 8 | 8 | Type 18 | Type 18 | Type 18
| CP 8/2 CC Link/V2 | X | 8 | Type 18 | Type 18 | Type 18
| CP 8/3 CC Link/LT (Bus powered low cost) | X | 8 | Type 18 | Type 18 | Type 18
| CP 8/4 CC Link IE Controller | X | 8 | 8802 3 | Type 23
| CP 8/5 CC Link IE Field Network | X | 8 | 8802 3 | Type 23
| FSCP 8/1 CC Link Safety | | 8 | | |
11 | HART | CP 9/1 Universal Command (HART 6) | X | Type 20
| CP 9/2 Wireless HART (IEC 62591 қараңыз) | Type 20
12 | Vnet/IP | CP 10/1 Vnet/IP | X | 10 | 8802 3 | Type 17 | Type 17
13 | TCnet | CP 11/1 TCnet star | X | 11 | 8802 3 | Type 11 | Type 11
| CP 11/2 TCnet loop 100 | X | 11 | 8802 3 | Type 11 | Type 11
| CP 11/3 TCnet loop 1G | X | 11 | 8802 3 | Type 11 | Type 11
14 | EtherCAT | CP 12/1 Simple IO | X | 12 | 12 | Type 12 | Type 12 | Type 12
| CP 12/2 Mailbox & time synchronization | X | 12 | 12 | Type 12 | Type 12 | Type 12
| FSCP 12/1 Safety over EtherCAT | | 12 | | |
15 | Ethernet POWERLINK | CP 13/1 EPL | X | 13 | 13 | 8802 3 | Type 13 | Type 13
| FSCP 13/1 openSAFETY | | 13 | | |
16 | Ethernet for Plant Automation (EPA) | CP 14/1 EPA NRT | X | 14 | 14 | 8802 3 | Type 14 | Type 14
| CP 14/2 EPA RT | X | 14 | 14 | 8802 3 | Type 14 | Type 14
| CP 14/3 EPA FRT | X | 8802 3 | Type 14 | Type 14
| CP 14/4 EPA MRT | X | 14 | 14 | 8802 3 | Type 14 | Type 14
| FSCP 14/1 EPA Safety | | 14 | | |
17 | MODBUS RTPS | CP 15/1 MODBUS TCP | X | 15 | 8802 3 | TCP/IP | Type 15
| CP 15/2 RTPS | X | 15 | 8802 3 | TCP/IP | Type 15
18 | SERCOS | CP 16/1 SERCOS I | X | 16 | Type 16 | Type 16 | Type 16
| CP 16/2 SERCOS II | X | 16 | Type 16 | Type 16 | Type 16
| CP 16/3 SERCOS III | X | 2 | 16 | 8802 3 | Type 16 | Type 16
| SFCP 2/1 CIP Safety | | 2 | | |
19 | RAPIEnet | CP 17/1 | X | 17 | 8802 3 | Type 21 | Type 21
20 | SafetyNET p | CP 18/1 RTFL (real time frame line) | X | 18 | 18 | 8802 3 | Type 22 | Type 22
| CP 18/2 RTFN (real time frame network) | X | 18 | 18 | 8802 3 | Type 22 | Type 22
| SFCP 18/1 SafetyNET p | | 18 | | |
21 | MECHATROLINK | CP 19/1 MECHATRILINK II | X | 19 | Type 24 | Type 24 | Type 24
| CP 19/2 MECHATRILINK III | X | 19 | Type 24 | Type 24 | Type 24
22 | ADS net | CP 20/1 NETWORK 1000 | X | 20 | 8802 3 | Type 25 | Type 25
| CP 20/2 NX | X | 20 | 8802 3 | Type 25 | Type 25
23 | FL net | CP 21/1 FL net | X | 21 | 8802 3 | Type 26 | Type 26
The protocol families of each brand name are called Communication Profile Family and are abbreviated as CPF with a number. Each protocol family can now define fieldbuses, real time Ethernet solutions, installation rules and protocols for functional safety. These possible profile families are laid down in IEC 61784 and compiled in the following table. Communication Profile Families (CPF) in IEC 61784 (sub )part IEC 61158 Services & Protocols CPF Family Communication Profile (CP) & trade name 1 2 3 5 PhL DLL AL 1 Foundation Fieldbus (FF) CP 1/1 FF H1 X 1 1 Type 1 Type 1 Type 9 CP 1/2 FF – HSE X 1 1 8802 3 TCP/UDP/IP Type 5 CP 1/3 FF H2 X 1 1 Type 1 Type 1 Type 9 FSCP 1/1 FF SIS 1 2 CIP CP 2/1 ControlNet X 2 Type 2 Type 2 Type 2 CP 2/2 EtherNet/IP X X 2 2 8802 3 Type 2 Type 2 CP 3/3 DeviceNet X 2 2 Type 2 Type 2 Type 2 FSCP 2/1 CIP Safety 2 3 PROFIBUS & PROFINET CP 3/1 PROFIBUS DP X 3 3 Type 3 Type 3 Type 3 CP 3/2 PROFIBUS PA X 3 3 Type 1 Type 3 Type 3 CP 3/3 PROFINET CBA (void since 2014) 8802 3 TCP/IP Type 10 CP 3/4 PROFINET IO Class A X 3 3 8802 3 UDP/IP Type 10 CP 3/5 PROFINET IO Class B X 3 3 8802 3 UDP/IP Type 10 CP 3/6 PROFINET IO Class C X 3 3 8802 3 UDP/IP Type 10 FSCP 3/1 PROFIsafe 3 4 P NET CP 4/1 P NET RS 485 X 4 Type 4 Type 4 Type 4 CP 4/2 P NET RS 232 (removed) Type 4 Type 4 Type 4 CP 4/3 P NET on IP X 4 8802.3 Type 4 Type 4 5 WorldFIP CP 5/1 WorldFIP (MPS, MCS) X Type 1 Type 7 Type 7 CP 5/2 WorldFIP (MPS, MCS, SubMMS) X Type 1 Type 7 Type 7 CP 5/3 WorldFIP (MPS) X Type 1 Type 7 Type 7 6 INTERBUS CP 6/1 INTERBUS X 6 6 Type 8 Type 8 Type 8 CP 6/2 INTERBUS TCP/IP X 6 6 Type 8 Type 8 Type 8 CP 6/3 INTERBUS Subset X 6 6 Type 8 Type 8 Type 8 CP 6/4 Link 3/4 to INTERBUS X 6 Type 8 Type 8 Type 10 CP 6/5 Link 3/5 to INTERBUS X 6 Type 8 Type 8 Type 10 CP 6/6 Link 3/6 to INTERBUS X 6 Type 8 Type 8 Type 10 FSCP 6/7 INTERBUS Safety 6 7 Swiftnet Deleted for lack of market relevance Type 6 8 CC Link CP 8/1 CC Link/V1 X 8 8 Type 18 Type 18 Type 18 CP 8/2 CC Link/V2 X 8 Type 18 Type 18 Type 18 CP 8/3 CC Link/LT (Bus powered low cost) X 8 Type 18 Type 18 Type 18 CP 8/4 CC Link IE Controller X 8 8802 3 Type 23 CP 8/5 CC Link IE Field Network X 8 8802 3 Type 23 FSCP 8/1 CC Link Safety 8 9 HART CP 9/1 Universal Command (HART 6) X Type 20 CP 9/2 Wireless HART (See IEC 62591) Type 20 10 Vnet/IP CP 10/1 Vnet/IP X 10 8802 3 Type 17 Type 17 11 TCnet CP 11/1 TCnet star X 11 8802 3 Type 11 Type 11 CP 11/2 TCnet loop 100 X 11 8802 3 Type 11 Type 11 CP 11/3 TCnet loop 1G X 11 8802 3 Type 11 Type 11 12 EtherCAT CP 12/1 Simple IO X 12 12 Type 12 Type 12 Type 12 CP 12/2 Mailbox & time synchronization X 12 12 Type 12 Type 12 Type 12 FSCP 12/1 Safety over EtherCAT 12 13 Ethernet POWERLINK CP 13/1 EPL X 13 13 8802 3 Type 13 Type 13 FSCP 13/1 openSAFETY 13 14 Ethernet for Plant Automation (EPA) CP 14/1 EPA NRT X 14 14 8802 3 Type 14 Type 14 CP 14/2 EPA RT X 14 14 8802 3 Type 14 Type 14 CP 14/3 EPA FRT X 8802 3 Type 14 Type 14 CP 14/4 EPA MRT X 14 14 8802 3 Type 14 Type 14 FSCP 14/1 EPA Safety 14 15 MODBUS RTPS CP 15/1 MODBUS TCP X 15 8802 3 TCP/IP Type 15 CP 15/2 RTPS X 15 8802 3 TCP/IP Type 15 16 SERCOS CP 16/1 SERCOS I X 16 Type 16 Type 16 Type 16 CP 16/2 SERCOS II X 16 Type 16 Type 16 Type 16 CP 16/3 SERCOS III X 2 16 8802 3 Type 16 Type 16 SFCP 2/1 CIP Safety 2 17 RAPIEnet CP 17/1 X 17 8802 3 Type 21 Type 21 18 SafetyNET p CP 18/1 RTFL (real time frame line) X 18 18 8802 3 Type 22 Type 22 CP 18/2 RTFN (real time frame network) X 18 18 8802 3 Type 22 Type 22 SFCP 18/1 SafetyNET p 18 19 MECHATROLINK CP 19/1 MECHATRILINK II X 19 Type 24 Type 24 Type 24 CP 19/2 MECHATRILINK III X 19 Type 24 Type 24 Type 24 20 ADS net CP 20/1 NETWORK 1000 X 20 8802 3 Type 25 Type 25 CP 20/2 NX X 20 8802 3 Type 25 Type 25 21 FL net CP 21/1 FL net X 21 8802 3 Type 26 Type 26
As an example, we will search for the standards for PROFIBUS DP. This belongs to the CPF 3 family and has the profile CP 3/1. In Table 5 we find that its protocol scope is defined in IEC 61784 Part 1. It uses protocol type 3, so the documents IEC 61158 3 3, 61158 4 3, 61158 5 3 and 61158 6 3 are required for the protocol definitions. The physical interface is defined in the common 61158 2 under type 3. The installation regulations can be found in IEC 61784 5 3 in Appendix A. It can be combined with the FSCP3/1 as PROFIsafe, which is defined in the IEC 61784 3 3 standard. To avoid the manufacturer having to list all these standards explicitly, the reference to the profile is specified in the standard. In the case of our example for the PROFIBUS DP, the specification of the relevant standards would therefore have to be
Compliance to IEC 61784 1 Ed.3:2019 CPF 3/1
Мысалы ретінде PROFIBUS DP стандарттарын іздейік. Бұл CPF 3 отбасына жатады және CP 3/1 профиліне ие. 5-кестеде оның протоколының қолданылу аясы IEC 61784 1-бөлігінде анықталғанын көреміз. Ол 3-түрлі протоколды қолданады, сондықтан протокол анықтамалары үшін IEC 61158 3 3, 61158 4 3, 61158 5 3 және 61158 6 3 құжаттары қажет. Физикалық интерфейс жалпы 61158 2-де 3-түрде анықталады. Орнату ережелері А қосымшасындағы IEC 61784 5 3 стандартында келтірілген. Ол IEC 61784 3 3 стандартында анықталған PROFIsafe ретінде FSCP3/1мен біріктірілуі мүмкін. Өндіруші осы стандарттардың барлығын нақты атап өтуге мәжбүр болмас үшін, профильге сілтеме стандартта көрсетілген. PROFIBUS DP-ге арналған мысалымызда тиісті стандарттардың спецификациясы IEC 61784 1 Ed.3:2019 CPF 3/1 болады.
The protocol families of each brand name are called Communication Profile Family and are abbreviated as CPF with a number. Each protocol family can now define fieldbuses, real time Ethernet solutions, installation rules and protocols for functional safety. These possible profile families are laid down in IEC 61784 and compiled in the following table. Communication Profile Families (CPF) in IEC 61784 (sub )part IEC 61158 Services & Protocols CPF Family Communication Profile (CP) & trade name 1 2 3 5 PhL DLL AL 1 Foundation Fieldbus (FF) CP 1/1 FF H1 X 1 1 Type 1 Type 1 Type 9 CP 1/2 FF – HSE X 1 1 8802 3 TCP/UDP/IP Type 5 CP 1/3 FF H2 X 1 1 Type 1 Type 1 Type 9 FSCP 1/1 FF SIS 1 2 CIP CP 2/1 ControlNet X 2 Type 2 Type 2 Type 2 CP 2/2 EtherNet/IP X X 2 2 8802 3 Type 2 Type 2 CP 3/3 DeviceNet X 2 2 Type 2 Type 2 Type 2 FSCP 2/1 CIP Safety 2 3 PROFIBUS & PROFINET CP 3/1 PROFIBUS DP X 3 3 Type 3 Type 3 Type 3 CP 3/2 PROFIBUS PA X 3 3 Type 1 Type 3 Type 3 CP 3/3 PROFINET CBA (void since 2014) 8802 3 TCP/IP Type 10 CP 3/4 PROFINET IO Class A X 3 3 8802 3 UDP/IP Type 10 CP 3/5 PROFINET IO Class B X 3 3 8802 3 UDP/IP Type 10 CP 3/6 PROFINET IO Class C X 3 3 8802 3 UDP/IP Type 10 FSCP 3/1 PROFIsafe 3 4 P NET CP 4/1 P NET RS 485 X 4 Type 4 Type 4 Type 4 CP 4/2 P NET RS 232 (removed) Type 4 Type 4 Type 4 CP 4/3 P NET on IP X 4 8802.3 Type 4 Type 4 5 WorldFIP CP 5/1 WorldFIP (MPS, MCS) X Type 1 Type 7 Type 7 CP 5/2 WorldFIP (MPS, MCS, SubMMS) X Type 1 Type 7 Type 7 CP 5/3 WorldFIP (MPS) X Type 1 Type 7 Type 7 6 INTERBUS CP 6/1 INTERBUS X 6 6 Type 8 Type 8 Type 8 CP 6/2 INTERBUS TCP/IP X 6 6 Type 8 Type 8 Type 8 CP 6/3 INTERBUS Subset X 6 6 Type 8 Type 8 Type 8 CP 6/4 Link 3/4 to INTERBUS X 6 Type 8 Type 8 Type 10 CP 6/5 Link 3/5 to INTERBUS X 6 Type 8 Type 8 Type 10 CP 6/6 Link 3/6 to INTERBUS X 6 Type 8 Type 8 Type 10 FSCP 6/7 INTERBUS Safety 6 7 Swiftnet Deleted for lack of market relevance Type 6 8 CC Link CP 8/1 CC Link/V1 X 8 8 Type 18 Type 18 Type 18 CP 8/2 CC Link/V2 X 8 Type 18 Type 18 Type 18 CP 8/3 CC Link/LT (Bus powered low cost) X 8 Type 18 Type 18 Type 18 CP 8/4 CC Link IE Controller X 8 8802 3 Type 23 CP 8/5 CC Link IE Field Network X 8 8802 3 Type 23 FSCP 8/1 CC Link Safety 8 9 HART CP 9/1 Universal Command (HART 6) X Type 20 CP 9/2 Wireless HART (See IEC 62591) Type 20 10 Vnet/IP CP 10/1 Vnet/IP X 10 8802 3 Type 17 Type 17 11 TCnet CP 11/1 TCnet star X 11 8802 3 Type 11 Type 11 CP 11/2 TCnet loop 100 X 11 8802 3 Type 11 Type 11 CP 11/3 TCnet loop 1G X 11 8802 3 Type 11 Type 11 12 EtherCAT CP 12/1 Simple IO X 12 12 Type 12 Type 12 Type 12 CP 12/2 Mailbox & time synchronization X 12 12 Type 12 Type 12 Type 12 FSCP 12/1 Safety over EtherCAT 12 13 Ethernet POWERLINK CP 13/1 EPL X 13 13 8802 3 Type 13 Type 13 FSCP 13/1 openSAFETY 13 14 Ethernet for Plant Automation (EPA) CP 14/1 EPA NRT X 14 14 8802 3 Type 14 Type 14 CP 14/2 EPA RT X 14 14 8802 3 Type 14 Type 14 CP 14/3 EPA FRT X 8802 3 Type 14 Type 14 CP 14/4 EPA MRT X 14 14 8802 3 Type 14 Type 14 FSCP 14/1 EPA Safety 14 15 MODBUS RTPS CP 15/1 MODBUS TCP X 15 8802 3 TCP/IP Type 15 CP 15/2 RTPS X 15 8802 3 TCP/IP Type 15 16 SERCOS CP 16/1 SERCOS I X 16 Type 16 Type 16 Type 16 CP 16/2 SERCOS II X 16 Type 16 Type 16 Type 16 CP 16/3 SERCOS III X 2 16 8802 3 Type 16 Type 16 SFCP 2/1 CIP Safety 2 17 RAPIEnet CP 17/1 X 17 8802 3 Type 21 Type 21 18 SafetyNET p CP 18/1 RTFL (real time frame line) X 18 18 8802 3 Type 22 Type 22 CP 18/2 RTFN (real time frame network) X 18 18 8802 3 Type 22 Type 22 SFCP 18/1 SafetyNET p 18 19 MECHATROLINK CP 19/1 MECHATRILINK II X 19 Type 24 Type 24 Type 24 CP 19/2 MECHATRILINK III X 19 Type 24 Type 24 Type 24 20 ADS net CP 20/1 NETWORK 1000 X 20 8802 3 Type 25 Type 25 CP 20/2 NX X 20 8802 3 Type 25 Type 25 21 FL net CP 21/1 FL net X 21 8802 3 Type 26 Type 26
As an example, we will search for the standards for PROFIBUS DP. This belongs to the CPF 3 family and has the profile CP 3/1. In Table 5 we find that its protocol scope is defined in IEC 61784 Part 1. It uses protocol type 3, so the documents IEC 61158 3 3, 61158 4 3, 61158 5 3 and 61158 6 3 are required for the protocol definitions. The physical interface is defined in the common 61158 2 under type 3. The installation regulations can be found in IEC 61784 5 3 in Appendix A. It can be combined with the FSCP3/1 as PROFIsafe, which is defined in the IEC 61784 3 3 standard. To avoid the manufacturer having to list all these standards explicitly, the reference to the profile is specified in the standard. In the case of our example for the PROFIBUS DP, the specification of the relevant standards would therefore have to be
Compliance to IEC 61784 1 Ed.3:2019 CPF 3/1
Шығын артықшылығы
Қажетті кабельдің мөлшері далалық шинада 4–20 мА жүйелеріне қарағанда әлдеқайда аз. Бұл себебі көптеген құрылғылар бірнеше кабельді ортақ пайдаланады, ал 4–20 мА жүйелерінде әр құрылғыға жеке кабельдер жиынтығы қажет болады. Сонымен қатар, далалық шина желісінде бір құрылғы арқылы бірнеше параметрлерді жіберуге болады, ал 4–20 мА қосылымында тек бір параметрды ғана жіберу мүмкін. Далалық шина болжамдық және алдын ала техникалық қызмет көрсету стратегиясын құруға дайын жағдай жасайды. Далалық шина құрылғыларынан алынатын диагностикалық мәліметтер құрылғылардағы мәселелер күрделеніп кетпес бұрын анықталып, шешілуге мүмкіндік береді.
The amount of cabling required is much lower in fieldbus than in 4–20 mA installations. This is because many devices share the same set of cables in a multi dropped fashion rather than requiring a dedicated set of cables per device as in the case of 4–20 mA devices. Moreover, several parameters can be communicated per device in a fieldbus network whereas only one parameter can be transmitted on a 4–20 mA connection. A fieldbus also provides a good foundation for the creation of a predictive and proactive maintenance strategy. The diagnostics available from fieldbus devices can be used to address issues with devices before they become critical problems.
Желі құру
Әр технологияның жалпы атауы болғанымен, әр түрлі далалық шиналар бір-бірімен оңай алмастырылмайды. Олардың арасындағы айырмашылықтар соншалықты үлкен, олар бір-бірімен тікелей байланыса алмайды. Далалық шина стандарттарының айырмашылықтарын түсіну үшін, далалық шина желілерінің қалай құрылатынын түсіну қажет. OSI моделіне сәйкес, далалық шина стандарттары кабельдік желілердің физикалық ортасымен және эталондық модельдің бірінші, екінші және жетінші қабаттарымен анықталады. Әр технология үшін физикалық орта және физикалық қабат стандарттары біт уақытын, синхронизацияны, кодтау/декодтауды, жолақ жылдамдығын, шина ұзындығын және трансивердің коммуникациялық сымдарға физикалық қосылуын толыққанды және егжей-тегжейлі сипаттайды. Деректер байланысы қабатының стандарты физикалық қабатқа берілуге дайын хабарламаларды қалай құрастыруды, қателерді өңдеуді, хабарламаларды сүзуді, шина төрешілігін және осы стандарттарды аппараттық құралдарда қалай іске асыруды толыққанды анықтауға жауапты. Қолданба қабаты стандарты, әдетте, деректермен байланыс қабаттарының қолданбамен, яғни коммуникация жасағысы келетін бағдарламамен қалай байланысатынын анықтайды. Ол хабарламалардың сипаттамаларын, желілік басқаруды іске асыруды және қолданбадан келіп түскен қызметтерге жауап беруді сипаттайды. Үшіншіден алтыншы қабаттарға дейін далалық шина стандарттарында сипатталмайды.
Despite each technology sharing the generic name of fieldbus the various fieldbuses are not readily interchangeable. The differences between them are so profound that they cannot be easily connected to each other. To understand the differences among fieldbus standards, it is necessary to understand how fieldbus networks are designed. With reference to the OSI model, fieldbus standards are determined by the physical media of the cabling, and layers one, two and seven of the reference model. For each technology the physical medium and the physical layer standards fully describe, in detail, the implementation of bit timing, synchronization, encoding/decoding, band rate, bus length and the physical connection of the transceiver to the communication wires. The data link layer standard is responsible for fully specifying how messages are assembled ready for transmission by the physical layer, error handling, message filtering and bus arbitration and how these standards are to be implemented in hardware. The application layer standard, in general defines how the data communication layers are interfaced to the application that wishes to communicate. It describes message specifications, network management implementations and response to the request from the application of services. Layers three to six are not described in fieldbus standards.
Нарық
2008 жылдан бастап процестерді басқару жүйелері нарығында Foundation Fieldbus және Profibus PA үстемдік етеді. Екі технология да бірдей физикалық қабатты қолданады (31,25 кГц жиілігінде 2 сымды Манчестер кодталған ток модуляциясы), бірақ олар бір-бірімен алмастырылмайды. Жалпы ереже бойынша, бағдарламаланатын логикалық контроллерлер (PLC) арқылы басқарылатын және мониторингіге алынатын қолданбалар PROFIBUS-қа, ал сандық/таратылған басқару жүйесі (DCS) арқылы басқарылатын және мониторингіге алынатын қолданбалар Foundation Fieldbus-қа көбірек бейім. PROFIBUS технологиясы Германияның Карлсруэ қаласындағы штаб-пәтерімен Profibus International ұйымы арқылы қолжетімді. Foundation Fieldbus технологиясы Техас штатының Остин қаласындағы Fieldbus Foundation ұйымына тиесілі және олар таратумен айналысады.
as of 2008, in process control systems, the market is dominated by Foundation Fieldbus and Profibus PA. Both technologies use the same physical layer (2 wire Manchester encoded current modulation at 31.25 kHz) but are not interchangeable. As a general guide, applications which are controlled and monitored by programmable logic controllers (PLCs) tend towards PROFIBUS, and applications which are controlled and monitored by a digital/distributed control system (DCS) tend towards Foundation Fieldbus. PROFIBUS technology is made available through Profibus International with headquarters in Karlsruhe, Germany. Foundation Fieldbus technology is owned and distributed by the Fieldbus Foundation of Austin, Texas.