Field communications is een geavanceerde technologie die gecentraliseerde netwerken vervangt door gedistribueerde controleniveaus. Fieldbus dient als een upgrade van punt-tot-punt-links en biedt verschillende veldcommunicatieproducten voor meerdere doeleinden en sites.
Moderne veldcommunicatieapparaten bieden tweewegs, multi-drop verbindingen tussen geïsoleerde intelligente apparaten, waaronder vermogens- en temperatuurregelaars, thermokoppels en andere verwarmingsproducten. In sommige gevallen hebben deze verbindingen betrekking op enkele master/meerdere slave-systemen, waarbij een masterapparaat multislave-apparaten koppelt en bestuurt van en naar een gecentraliseerde communicatiehub.
Soorten communicatieproducten in het veld
Modbus® TCP
Modbus® is een populair communicatieprotocol dat in verschillende sectoren wordt toegepast. De Modbus® TCP is een upgrade van de vorige RTU-instellingen en biedt gebruikers Ethernet-functionaliteiten (TCP/IP) in vergelijking met beperkte seriële communicatie-instellingen.
Modbus® TCP integreert naadloos met de huidige infrastructuren via RJ45-bedrading, wat eenvoudige schaalbaarheid en hoge gegevensoverdrachtsnelheid mogelijk maakt. Gebruikers kunnen binnen enkele uren een Modbus® TCP-systeem instellen via driverconfiguraties. Ingenieurs ontwikkelden de Modbus® TCP in 1979 als een bijgewerkte communicatieoplossing (via LAN-infrastructuren) tussen programmeerbare regelingen en sensoren. De verbeterde Modbus-®technologie verhoogde de limiet van aangesloten apparaten aanzienlijk van naar schatting 240 (RTU-mogelijkheden) tot meer dan 16 miljoen.
Wat nadelen betreft, biedt de Modbus® TCP discrete data pulls. Bovendien is het apparaat afhankelijk van de gevraagde gegevens (zonder uitzonderingsrapporten) en een continue verbinding.
DeviceNet™
DeviceNet™ werd opgericht in 1999 en werkt als een applicatielaag bovenop een CAN-chip via twisted-pair bedrading. DeviceNet™ beheert impliciete en expliciete berichten tegen een betaalbare prijs, en het apparaat ontvangt een breed gebruik in verschillende sectoren met hoge betrouwbaarheid. De lage kosten en eenvoud’van DeviceNet maken het een haalbare optie voor faciliteiten die dure bekabelingsprocessen elimineren en tegelijkertijd nauwkeurige diagnostiek op apparaatniveau bieden.
DeviceNet™ stelt gebruikers ook in staat om meerdere apparaten in een netwerk in realtime te configureren en de configuraties vast te leggen voor toekomstig gebruik.
Aan de andere kant heeft DeviceNet™ een beperkte bandbreedte en berichtgrootte, wat het gebruik beperkt tot kleinere communicatiesystemen. Bovendien werkt DeviceNet™ met een beperkte kabellengte, waardoor het ongeschikt is voor complexere faciliteitsinstellingen die zich over een breed gebied uitstrekken. Sommige gebruikers melden fouten met betrekking tot onjuiste EDS-bestanden (elektronisch gegevensblad), wat leidt tot technische problemen.
EtherNet/IP™
EtherNet/IP™ is de meest toegepaste standaard voor de meeste PLC-apparaten (programmeerbare logische controller). ControlNet richtte de technologie op in samenwerking met ODVA in de jaren 2000 en blijft een breed geaccepteerde keuze voor veldcommunicatie. EtherNet/IP™ biedt een certificeerbare norm om ervoor te zorgen dat veldapparaten voldoen aan de consistenties en kwaliteit van de sector.
Een van de opvallende functies van EtherNet/IP™ is het transport control protocol (TCP), dat gebruikers helpt bij het organiseren van ongelijksoortige maar verbonden apparaten voor gemakkelijke toegang via een gedeelde besturingshub. Bovendien werkt EtherNet/IP™ met een snelle cyclussnelheid, waardoor I/O-gegevensoverdrachten tot 1 ms cycli worden geoptimaliseerd.
Qua nadelen functioneert het EtherNet/IP™ met beperkte bandbreedtes (bij een maximale grootte van 500 bytes per datapakket). EtherNet/IP™ mist algemene diagnostische functies, wat de effectiviteit van probleemoplossing vermindert.
Profibus DP
Profibus DP (gedecentraliseerde periferie) is een van de meest gebruikte veldbusnormen in de productiesector. Profibus is in 1989 opgericht door BMBF (Duitse afdeling voor onderwijs en onderzoek), functioneert met hoge snelheid en betrouwbaarheid en wordt vaak toegepast in sectoren in heel Europa. Technici en OEM's gebruiken vaak Profibus DP om verschillende randapparatuur (d.w.z. actuators en sensoren) te bedienen vanaf een gecentraliseerde hub met een eenvoudige plug-and-play-functie.
Er zijn wereldwijd ongeveer 13 miljoen knooppunten Profibus geïnstalleerd, waarvan er 2,1 miljoen afkomstig zijn uit de procesindustrie, mogelijk als gevolg van de ondersteuning die is ontvangen van leveranciers van controllers.
De nadelen van de Profibus DP zijn onder meer lage bandbreedtelimieten voor data (bij 244 bytes per node) en dure installatiekosten, inclusief de prijs van kabel- en afstandsverlengstukken.
ProfiNet®
Siemens® ontwierp de ProfiNet als een industriële variant van de Profibus DP. De technologie biedt een breed scala aan voordelen, waaronder hogesnelheidsprestaties, impliciete berichtenfuncties en verbeterde betrouwbaarheid vanwege de deterministische protocollen. ProfiNet is ook uitgerust met energiebesparende functies die ongebruikte apparaten en productie-eenheden uitschakelen.
Bovendien stellen de ultrasnelle mogelijkheden van ProfiNet gebruikers in staat om in realtime te communiceren via veldapparaten om gesynchroniseerde beweging en verbeterde efficiëntie te bereiken. Het apparaat biedt ook installatie met hoge beschikbaarheid, via externe schakelaars of geïntegreerde programma's.
De realtime mogelijkheden van ProfiNet stellen gebruikers in staat om meerdere protocollen aan te sturen op één parallel netwerk. Aan de andere kant is ProfiNet niet compatibel met sommige pc's/PLC's in de industrie, waardoor gebruikers op zoek moeten gaan naar alternatieve oplossingen.
CAN-bus
CAN (controller area network) Bus biedt gebruikers master-to-master communicatie en vereist minimale installatiekosten voor de bedrading. Bovendien is het apparaat zeer flexibel en eenvoudig te integreren in verschillende projectlocaties. CAN Bus vermindert de complexe bekabelde systemen in meerdere industrieën aanzienlijk (d.w.z. auto's, verwarming, enz.) en biedt gebruikers een automatische overdracht van berichten met verloren attributiewaarden tijdens een systeemfout.
Voor wat betreft tegens heeft CAN Bus een beperkte bedrade lengte van 40 meter en is zeer gevoelig voor spanningsveranderingen. Daarnaast kunnen het beheer en de processen van CAN Bus-software leiden tot hoge uitgaven. Het systeem stelt gebruikers ook niet in staat om knooppunten te verwijderen zonder afsluitweerstanden.
EtherCat®
EtherCAT® (Ethernet voor regelautomatiseringstechnologie) is een upgrade van de Modbus® RTU, die de communicatiekwaliteit tussen programmeerbare regelingen en sensoren verbetert, specifiek voor industriële automatiseringswerkzaamheden. Naast fysieke Ethernet-voordelen maakt EtherCAT® gebruik van een unieke set protocollen, waarbij het hoofdapparaat het enige knooppunt is dat geautoriseerd is om een frame te leveren, dat de realtime werking aanzienlijk fijnafstemt en tegelijkertijd de bandbreedtevereisten vermindert.
De juiste communicatie tot stand brengen
Uiteindelijk hebben alle opties voor veldcommunicatie hun voor- en nadelen. OEM's en ontwerptechnici kunnen het meest geschikte apparaat ontdekken door rekening te houden met hun specifieke projectbehoeften, naast factoren zoals industrietype, topologie (systeemindeling), aantal verbonden apparaten en gegevenssnelheid.
Watlow is een vertrouwde internationale leverancier van kwaliteitsverwarmingsproducten. Onze uitgebreide inventaris van producten omvat stroom- en temperatuurregelaars, PID-regelaars, thermokoppels en andere geoptimaliseerde veldcommunicatieapparatuur. Wij geloven in het leveren van toonaangevende technologie voor een toekomst die wordt aangedreven door mogelijkheden.