Ethernet w środowisku automatyki przemysłowej

ETHERNET na przestrzeni lat kilkunastu ostatnich lat stał się jednym ze standardów sieci komputerowych oraz przemysłowych. Rosnące zapotrzebowanie na wymianę danych pomiędzy obiektami (biura, fabryki, maszyny przemysłowe) spowodowało zwiększenie popularności standardu ETHERNET do odbioru raportów z produkcji oraz wysyłania zleceń produkcyjnych.

W środowisku przemysłowym rozróżnia się dwa rodzaje sieci:

  • przeznaczona do transferu informacji
  • sterująca

Pierwszą z nich stosuje się najczęściej w komputerach, które są przeznaczone do transferu oraz zapisu informacji. Za pośrednictwem sieci wysyłane są wytyczne dotyczące produkcji danych produktów oraz odbierane są statusy z każdej maszyny przemysłowej zlokalizowanej w zakładzie produkcyjnym. Przykładem takiej sieci jest właśnie ETHERNET.

Sieć sterująca wykorzystuje sterowniki PLC, które przetwarzają informacje procesowe w formacie bitów oraz słów. Jest ona odpowiedzialna np. za odczytywanie stanów czujników, komunikację między urządzeniami peryferyjnymi itd.

 Poglądowa struktura sieci ETHERNET zainstalowana na obiekcie przemysłowym
Rys.1 Poglądowa struktura sieci ETHERNET zainstalowana na obiekcie przemysłowym

Programowalne sterowniki sieciowe oraz interfejsy sieciowe WAGO wyposażone są w złącza ETHERNET, co pozwala na ich integrację w sieciach informacyjnych ETHERNET, a także integrację z wieloma przemysłowymi protokołami ETHERNET  przeznaczonymi dla sieci sterujących.

Adresacja urządzeń w sieci ETHERNET

  • Adres MAC
    Urządzenia pracujące w sieci ETHERNET zawsze posiadają unikalny adres MAC przypisany przez producenta, który daje możliwość identyfikacji urządzenia. Na adresację MAC składa się sześć grup, w każdej po dwie cyfry (zapis w systemie szesnastkowym). Do rozdziału grup używa się dwukropków lub myślników, np. 00:30:DE:41:6A:A6.

Każde urządzenie w sieci ETHERNET posiada swój unikalny adres MAC
Przykładowy zapis adresu MAC: 00:30:DE:41:6A:A6

  • Adres IP v4
    Służy on do identyfikacji urządzenia w sieci. Jest 32-bitową liczbą zapisaną w systemie dziesiętnym, podzieloną na oktety (jednostka informacji podzielona na 8 bitów).

Adres IP składa się z czterech oktetów:
X.X.X.X gdzie X=0…255
np. 192.168.1.17

  • Maska podsieci
    Służy do wyodrębnienia części adresu odpowiadającej za identyfikację podsieci oraz komputera znajdującego się w tej podsieci.

Maska podsieci – odpowiada za wydzielenie części adresu IP
przykładowy zapis
255.255.255.0

Do komunikacji z adresami IP urządzenia „rozmawiające” ze sobą posiadają określone numery portów. Zaczynają się one od wartości 0, a kończą na 65535.

Na przykład numer portu sterownika PFC200, który przeznaczony jest do wgrywania programu, to 2455; numer portu odwołania do wizualizacji znajdującej się na webserwerze – 80, a numery portów dla protokołu FTP (transfer plików) – 21 oraz 22, etc.

Typy protokołów internetowych

Rozróżnia się dwa typy protokołów ETHERNET: kontroli transmisji (TCP)  oraz pakietów użytkownika (UDP). Protokół TCP charakteryzuje się wysoką niezawodnością. Pierwszym krokiem jest nawiązanie połączenia z urządzeniem docelowym, a następnie wysyłane są dane. Protokół warto wykorzystywać w środowiskach, gdzie występują duże zakłócenia.

W przypadku stosowania protokołu UDP transmisje są bardzo szybkie zważywszy na prostotę protokołu. Protokół może być przeznaczony np. do monitoringu zmiennych w czasie rzeczywistym.

Najważniejsze funkcje opisanych protokołów znajdują się w tabeli poniżej.

Funkcje protokołów komunikacyjnych ETHERNET
Tabela.1 Funkcje protokołów komunikacyjnych ETHERNET

Maciej Kurantowicz, WAGO.PL

Metody komunikacji w sieci ETHERNET

1 Comment

  1. Fajny, krótki wpis. Dużo wyjaśnia, szczególnie początkującym 🙂 Pozdrawiam!

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Zobacz również

PFC200 – sterownik z osobowością (cz. 2: programowanie)

Kolejny artykuł na temat PFC200 zawiera informacje o