Protokollastandardit

Täysin automatisoidun tuotannon ja älytehtaiden aikakaudella teollinen viestintä perustuu vahvoihin protokollastandardeihin, jotka varmistavat koneiden, antureiden ja ohjausjärjestelmien sujuvan, tehokkaan ja turvallisen verkottumisen. LAPP tarjoaa kattavan tuotevalikoiman yleisille protokollastandardeille, kuten PROFINET, EtherCAT, PROFIBUS, CAN-väylä, EtherNet/IP ja monet muut. Vain oikean kaapeloinnin avulla yritykset voivat saavuttaa korkean yhteentoimivuuden tason, säilyttää tiedon eheyden ja optimoida eri valmistajien laitteiden toiminnan.

Tutustu siihen, kuinka LAPPin liitäntäratkaisut voivat parantaa teollista viestintääsi ja luoda luotettavia, tulevaisuuden tarpeisiin sopivia verkkoja, jotka lisäävät tuottavuutta ja tukevat siirtymistä kohti Industry 4.0 -aikakautta.

Luota LAPPiin luotettavana kumppaninasi teollisessa viestinnässä ja tutustu valikoimaamme!

Teollinen viestintä tarkoittaa koneiden ja tietokoneiden verkottamista, ja se muodostaa perustan älykkäälle, verkottuneelle tuotannolle. Tällaisia verkottuneita teollisia järjestelmiä kutsutaan myös älytehtaiksi.

Tämä edellyttää yhteisen viestinnän luomista antureista, toimilaitteista ja ohjauskomponenteista aina varastonhallintajärjestelmiin asti, mikä voi yksinkertaistaa, havainnollistaa ja parantaa prosesseja. OSI-viitemallin tavoin tämä viestintä ei tapahdu vain yhden verkon tason sisällä, vaan tasojen välillä.

Eri verkon osallistujien välinen viestintä yhdellä tai useammalla verkon tasolla on standardoitava, jotta eri valmistajien laitteet voivat myös "ymmärtää" toisiaan. Tarvitaan siis standardoitu, esteetön kieli – ratkaisu: protokollastandardit. OSI-viitemallin yksittäisissä kerroksissa käytetään lukuisia eri verkkoprotokollia, joihin emme tässä syvenny.

Todennäköisesti tunnetuimpia protokollia (jotka muodostavat myös Internetin tiedonsiirron perustan) ovat:

• TCP: Protokolla tiedonsiirtoon verkon komponenttien välillä
• FTP: Protokolla tiedostojen siirtoon Internetissä
• HTTPS: Protokolla salattuun tiedonsiirtoon Internetissä
• IP, IPv4 ja IPv6: Protokollat osoitteiden tarkistukseen Internetissä
• SMTP: Protokolla sähköpostien lähettämiseen

Verkottuneen järjestelmän eri laitteiden välinen viestintä tapahtuu Internetin tai muiden sisäisten LAN-verkkojen (Local Area Network) kautta. Tämän tyyppiset verkot tarjoavat sekä mahdollisuuksia että haasteita. Protokollastandardit huomioivat seuraavat arvot:

• Eheys (dataa ei peukaloida siirron aikana)
• Luottamuksellisuus (dataa käsitellään luottamuksellisena siirron aikana)
• Todennettavuus (lähettäjän ja vastaanottajan identiteetti voidaan varmistaa)
• Medianvaihdoton käsittely (datan siirtoon käytetään vain yhtä mediaa)

IEC, eli International Electrotechnical Commission, on kuvannut, määritellyt ja standardoinut teollisen automaation viestintästandardin yhdessä standardissa: IEC 60870 (Saksassa: DIN EN 60870).

Standardi sisältää kokonaisen sarjan spesifikaatioita, jotka on järjestetty standardisarjaksi. Sarja kattaa seuraavat aiheet:

• Kytkinlaitetekniikka
• Kaukokäyttötekniikka
• Verkon ohjaustekniikka

Protokollastandardit kuuluvat kaukokäyttötekniikan alaan. Tämän vuoksi IEC 60870–5 -standardisarja on voimassa. Sarjan osat käsittelevät eri osa-alueita:

• IEC 60870-5-1: Siirtokehysten muodot
• IEC 60870-5-2: Siirtomenettelyt
• IEC 60870-5-3: Sovellustietojen rakenne
• IEC 60870-5-4: Tietoelementtien määrittely ja koodaus
• IEC 60870-5-5: Perussovellustoiminnot

Lisäksi protokollastandardien määrittelyssä ovat merkityksellisiä:

• IEC 60870-5-101: Sovellusstandardi kaukokäyttötehtäviin (sarjaviestintä)
• IEC 60870-5-102: Perustoiminnot summien siirtoon
• IEC 60870-5-103: Standardi suojaussignaalien siirtoon ja häiriöiden poistoon (ohjauskaapin sisällä)
• IEC 60870-5-104: Sovellusstandardi kaukokäyttötehtäviin IP-verkoissa

Standardin määräykset luovat universaalin perustan, mutta jättävät silti liikkumavaraa erityissovelluksille.

Tämän seurauksena viestintäjärjestelmän eri lähettimet ja vastaanottimet toimivat tarkasti määriteltyjen sääntöjen mukaisesti, jotta datan vaihto onnistuu. Laitteiden liittämiseksi toisiinsa tarvitaan kytkimiä tai reitittimiä, jotka hoitavat jakelutoiminnon verkossa. Ne varmistavat, että kaikki verkon osapuolet muodostavat loogiset yhteydet.

Loogiset yhteydet määritellään verkon topologioissa. Topologiat kuvaavat, miten laitteet on järjestetty ja liitetty toisiinsa verkossa.

Pisteestä pisteeseen

Piste–piste-topologiassa on vain yksinkertainen, suora yhteys kahden laitteen välillä. Molemmat laitteet voivat käyttää tätä yhteyttä keskinäiseen viestintään.

Pisteestä monipisteeseen

Piste–monipiste-topologiassa useat laitteet liitetään keskitetyn järjestelmän kautta. Jokaisella järjestelmän laitteella on yhteinen haarautumispiste viestinnässä.

Linja

Linjatopologiassa useat laitteet on kytketty toisiinsa peräkkäin. Kaapeli vedetään laitteelta laitteelle, ja linjan molemmissa päissä on päättävä laite.

Väylä

Väylätopologiassa kaikki laitteet on liitetty yhteisen kaapelin kautta. Jokaisella laitteella on pääsy kaapelin kautta välitettäviin signaaleihin. Häiriöiden estämiseksi kaapelin päihin asennetaan päätevastus.

Rengas

Rengastopologiassa kaapelointi muodostaa suljetun reitin. Kaikki laitteet on liitetty toisiinsa kaapelirenkaalla, jolloin jokaisella laitteella on sekä sisääntulo- että ulostulokaapeli.

Tähti

Tähtitopologiassa on keskitetty verkkokomponentti, joka on yleensä hubi tai kytkin ja hoitaa jakelutoiminnon. Jokainen laite on liitetty siihen omalla kaapelilla.

Puu

Puutoiminnallisuus on laajennettu tähtitopologia. Se mahdollistaa toteutuksen suuremmissa verkoissa.

Verkko

Verkkotopologia on hajautettu verkko. Siinä ei ole sitovia rakenteita, ja kaikki verkon solmut eli laitteet on liitetty toisiinsa.

Punottu / kudottu

Punottu topologia on tähtitopologian kehittynyt versio. Siinä ei ole keskitettyä solmua, vaan laitteet on liitetty toisiinsa redundantisti rakenteelliseen, verkottuneeseen topologiaan.