Az ipari hálózatok összetettek lehetnek. Már a 80-as években világossá vált, hogy egy rendszer digitális vezérléséhez a rendszer résztvevői között a lehető leghibátlanabb kommunikációra van szükség. A rendszer fokozatos automatizálásához ezért a lehető legtöbb készüléket csatlakoztatni kell a rendszervezérléshez. Azonban a lehető legtöbb készülék általában nagyon magas kábelezési ráfordítást jelentett, mivel a kábelezés mindig párhuzamosan történt, és minden résztvevőt külön-külön kábeleztek a vezérléshez.
A soros kábelezés iránti vágy egyre közelebb került. Az akkoriban bevezetett terepi busztechnika ezért csak egy kábelen keresztül kommunikál, és információkat – bit formájában – egymás után továbbít, nem pedig párhuzamosan.
A terepi busz egy olyan buszrendszert jelöl, amely a szenzorokat és aktorokat információcsere céljából összeköti egy vezérlőszámítógéppel (SPS). Eközben tehát buszkábelek segítségével adatkapcsolat jön létre egy SPS-ről a különböző készülék-résztvevőkhöz.
A legtöbb terepi busz az úgynevezett mester-szolga eljáráson alapul. A mester felel a folyamatvezérlésért, a szolgák elvégzik a rájuk bízott kommunikációs feladatokat.
Az IEC 61158 (Ipari kommunikációs hálózatok - terepi busz előírások) nemzetközi szabvány az 1. részben meghatározza a terepi buszok mögött értendő fogalmat, és más részeiben szabványosítja a terepi buszokkal létrehozható különböző rendszereket.
Kényelmes megoldás: a terepi busztechnológia előnyei
A terepi buszok csak EGY kábelen keresztül kommunikálnak. Ez a következő előnyöket kínálja:
| Előny | Nyilatkozat |
|---|---|
| Egyszerűség | A kommunikáció EGY kábelen keresztül történik, ami felgyorsítja és leegyszerűsíti a terepi buszrendszer telepítésével kapcsolatos tervezési projektet. Az egyetlen kábel alacsonyabb telepítési ráfordítást és egyszerűsített kapcsolószekrényeket jelent. |
| Megbízhatóság | A terepi buszrendszerben lévő rövid jelút növeli a kommunikáció megbízhatóságát. A mester-szolga kommunikációs útnak köszönhetően szinte automatikusan ütközésbiztonság alakul ki. |
| Zavarbiztonság | Különösen analóg értékek esetén a terepi buszrendszer fokozott védelmet nyújt a zavarokkal szemben. Ezenkívül a rendszer egyszerűsége miatt meghibásodás esetén könnyen megvalósítható a hibakeresés. |
| Szabványosítás | A terepi buszrendszerek protokolljai szabványossítottak, és különböző gyártók különböző készülékeivel működhetnek. Ügyfélként Ön nincs egyetlen gyártóhoz kötve. |
| Rugalmasság | A rendszer könnyen bővíthető, a szenzorok és aktorok beillesztése rugalmasan lehetséges. |
| Átszerelés | A terepi busztechnika gyakran jól integrálható az Ethernet-rendszerekbe, és ezáltal könnyű technológiai váltást tesz lehetővé. |
Az előnyökkel szemben vannak azonban hátrányok, amelyeket a terepi busztechnológia magával hordoz. Ez magában foglalja a hosszabb reakcióidőket és a magasabb költségeket, mivel az egyes terepi buszkomponensek lényegesen drágábbak, mint a kommunikációs rendszerek alternatív komponensei.
A helyes választás: a terepi buszok tulajdonságai
A terepi buszrendszert ritkán választják műszaki kritériumok alapján, hanem inkább az alkalmazott programozható vezérlés, röviden SPS típusa szerint. Minden SPS-gyártó előnyben részesíti és ennek megfelelően optimalizálja alkalmazásaihoz a terepi busztechnológiát, hogy a szenzorok és aktorok zavar és késedelem nélkül tudjanak információt cserélni.
Minden terepi busz ugyanazt az alapfunkciót látja el: a bemeneti és kimeneti adatok ciklikus átvitelét. A különböző terepi buszrendszerek közötti műszaki különbségek a következőkben rejlenek:
- maximális elérhető kábelhossz
- adatcsomagonként az adatbájtok maximális száma
- a funkciók terjedelme
- a topológia alakja (pl. csillag, gyűrű, fa)
- átviteli közeg (réz, fényhullámok, rádió)
Csomagorientált kommunikáció terepibusz-protokollszabványokon keresztül
Annak érdekében, hogy a terepi készülékek a vezérlőikkel beszélhessenek, és fordítva, közös nyelvre van szükség. A zökkenőmentes kommunikáció keretfeltételeit úgynevezett (hálózati) protokollok határozzák meg és szabványosítják.
Attól függően, hogy egy hálózatnak az Ön alkalmazási környezetében milyen műszaki követelményeknek kell megfelelnie, különböző buszrendszerek használhatók.
Az alábbi bekezdések a szenzorokat és az aktorokat egymással összekötő egyszerű S/A-kábelezésről, valamint a decentralizált periféria és a vezérlőkészülékek közötti hálózati kapcsolatot létrehozó összetettebb terepi buszokról szólnak.
Az alábbiakban tájékozódjon a terepibusz-technológia lényeges protokollszabványairól:
Egyszerű szenzor/aktor-vezetékezés
A hagyományos szenzorok és aktorok felsőbbrendű hálózati szintekhez történő csatlakoztatásához általában réz S/A-kábelek, valamint különböző buszkomponensek állnak rendelkezésre. Az egyszerű szenzor/aktor-kábelezésnél csak egyszerű feszültségi szintek vagy áramok kerülnek átvitelre. Nincs csomagorientált kommunikáció protokollokon keresztül.
Bonyolultabb hálózati kábelezés
Okos bővítésként: IO-link
Az IO-Link az első, globálisan szabványosított IO-technológia, és a szenzorok és aktorok közötti kommunikációt szolgálja. Ezt a technológiát nemzetközileg szabványosítják és határozzák meg az IEC 61131-9 szabványban.
A technológia pont-pont kommunikáción alapul, 3 vezetékes szenzor-aktor csatlakozás segítségével. Ebben az esetben az IO-Link nem terepi busz, hanem csatlakozási technika. Ez a terepi busztól független, és minden terepi buszba integrálható. Az IO-Link rendszer egy mesterből és egy vagy több készülékből (szenzorok és aktorok) áll. A mester a központi SPS interfészeként szolgál, és vezérli a csatlakoztatott készülékeket. A kétirányú kommunikációnak köszönhetően az IO-Link lehetővé teszi a szenzorok és aktorok kiterjesztett diagnosztikáját. Így például a készülékek távoli karbantartása is lehetséges.
Az IO-Link-et gyors, 4,8 kBaud, 38,4 kBaud és 230,4 kBaud átviteli sebesség jellemzi. Az adatok IO-Link protokoll segítségével gyorsan egymás után kerülnek elküldésre. A csatlakozástechnika kevés helyet igényel, és így lehetővé teszi a szenzor és az aktor közötti intelligens kommunikáció miniatürizálását.