在全自动化生产和智能工厂时代,工业通信依赖强大的协议标准来确保机器、传感器和控制系统的顺畅、高效和安全的网络连接。缆普(LAPP)为常见的协议标准提供全面的产品系列,包括 PROFINET、EtherCAT、PROFIBUS、CAN bus、EtherNet/IP 等。只有采用合适的布线,企业才能实现高水平的互操作性,保持数据完整性,并优化不同制造商设备的运行。
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万物互联
工业通信涉及机器与计算机的网络连接,是智能互联生产的基础。这类互联工业系统也称为智能工厂。
这包括建立从传感器、执行器和控制元件到库存管理系统的通用通信,以简化、说明和改进流程。与 OSI 参考模型类似,这种通信不仅发生在网络层面,而且跨越多个层面。
一个或多个网络层面不同网络参与者之间的通信必须标准化,以便不同制造商的设备也能“相互理解”。 因此,需要一种标准化的、无障碍的语言——解决方案是:协议标准。OSI 参考模型的各个层中使用了大量不同的网络协议,本文不作赘述。
最著名的协议(也是互联网数据交换的基础)可能包括:
- TCP:网络组件之间的数据交换协议
- FTP:互联网上的文件交换协议
- HTTPS:互联网上的加密传输协议
- IP、IPv4 和 IPv6:互联网上的地址验证协议
- SMTP:发送电子邮件的协议
万物安全
互联系统中各种设备之间的通信通过互联网或其他内部局域网 (LAN) 进行。这类网络既带来了机遇,也带来了挑战。协议标准考虑了以下价值:
- 1. 完整性(传输过程中数据未被篡改)
- 2. 保密性(传输过程中数据被视为机密)
- 3. 可验证性(可以验证发送方和接收方的身份)
- 4. 无介质中断处理(数据传输只使用一种介质)
万物标准化
IEC(国际电工委员会)在一项标准中描述、定义和标准化了工业自动化通信标准:IEC 60870,或针对德国:DIN EN 60870。
该标准包含一系列规范,这些规范已组织成一系列标准。该系列标准涵盖以下主题:
- 开关设备工程
- 遥控技术
- 网络控制技术
协议标准是遥控技术领域的一部分。因此,IEC 60870–5 系列标准是有效的。该标准的各个部分考虑了不同的局部方面:
- IEC 60870-5-1:传输帧格式
- IEC 60870-5-2:传输规程
- IEC 60870-5-3:应用数据结构
- IEC 60870-5-4:信息元素的定义和编码
- IEC 60870-5-5:基本应用功能
以下内容也与协议标准的定义相关:
- IEC 60870-5-101:用于遥控任务的应用相关标准(串行通信)
- IEC 60870-5-102:传输总量的基本功能
- IEC 60870–5–103:保护信号传输和干扰消除标准(在控制柜内)
- IEC 60870-5-104:IP 网络中遥控任务的应用相关标准
该标准的规范设定了一个通用标准,但仍为特定应用留有操作空间。
万物有序——拓扑结构
因此,通信系统中的各种发送方和接收方根据精确定义的规则工作,以实现数据交换。为了将各种设备相互连接,需要交换机或路由器来执行网络中的分配功能。它们确保所有网络参与者建立逻辑连接。
逻辑连接在网络拓扑中定义。这些显示了设备在网络中的排列和连接方式。
在点对点拓扑中,设备之间只有简单、直接的连接。两个设备都可以使用这些连接进行相互通信。
采用点对多点拓扑时,多个设备通过中央系统馈送。系统中的每个设备在通信中都有一个共同的分支点。
在线型拓扑中,多个设备彼此相连。电缆从一个设备连接到另一个设备。线路的每个末端都连接有一个设备。
在总线拓扑中,所有设备都通过一条公共电缆连接。每个设备都可以访问通过电缆传输的信号。
为了防止电缆上出现干扰,电缆两端都安装了终端电阻。
环形拓扑是一种闭合的电缆路由。所有设备都通过环形电缆相互连接。这意味着每台设备都有一根输入电缆和一根输出电缆。
星型拓扑有一个中央网络组件。这通常是充当分发功能的集线器或交换机。每个设备都通过电缆连接到它。
树形拓扑是一种扩展星形拓扑。它支持在大型网络中实现。
网状拓扑是一种去中心化的网络。它没有绑定结构,所有网络节点,即所有设备,都相互连接。
辫状拓扑结构是星状拓扑结构的前瞻性发展。它没有中心节点;相反,设备被冗余地连接到一个结构化、网状的拓扑结构中。
