산업 제어 시스템 IC에 사용되는 통신 프로토콜은 산업, 지역 및 공급 업체마다 크게 다릅니다.
1 전력 산업
1.1 IEC 60870-5
IEC 60870-5은 아마도 변전소 자동화를위한 가장 인기있는 국제 프로토콜 일 것입니다. 미국에서는 데이터 링크 계층의 기초를 제공하기 위해 IEC 60870-5의 일부를 사용하는 DNP3의 기능적 동등성입니다. 다음을 포함하여 많은 동반자 표준이 개발되었습니다.
IEC 60870-5-101 : 원격 제어 및 원격 보호와 관련된 전원 시스템의 경우 모니터링 및 제어 기능이있는 통신 전송 프로토콜 IEC 60870-5-103 : 안전 보호 장치와 변전소 제어 시스템 장비 간의 상호 운용성을 달성하기위한 전송 프로토콜 60870-5-104 : IEC {3}}의 확장입니다. 전송, 네트워크, 링크 및 물리적 계층 서비스에 대한 변형, TCP/IP 및 기타 전송 (ISDN, X.25 프레임 릴레이 등)과 연결을위한 스위트가 포함되어 있습니다 (IEC 60870-5 전형적인 통신 미디어에는 이더넷 및 시리얼이 포함되어 있으며 전형적인 포트는 2404/UDP 및 2404/TCP입니다.
1.2 분산 네트워크 프로토콜 3. 0 (DNP3)
DNP3은 북미에서 널리 사용되며, 주로 IEC 60870-5 프로토콜 제품군을 대체하는 것으로 널리 사용됩니다. 1990 년대 초반 직렬 프로토콜로 개발되었지만 UDP/IP 및 TCP/IP 변형의 버전은 오늘날에도 존재합니다. DNP3과 IEC 60870-5 사이에는 많은 유사점이 있습니다. 60870-5은 데이터 링크 계층에서 매우 유사하지만 프로토콜의 상단 계층은 더 다릅니다.
DNP3은 주로 북미 전력 산업에서 사용되지만 프로토콜은 물과 폐수 산업에도 침투했습니다. Newton-Evans Research의 조사에 따르면, 북미 전기 유틸리티의 절반 이상이 2008 년에 DNP3 프로토콜의 UDP/IP 또는 TCP/IP 변형 버전을 사용했습니다.
연구원들은 현재 링크 암호화 및 주요 관리 서비스를 제공 할 것으로 예상되는 DNP3에 대한 보안 확장을 개발하고 있습니다.
DNP3 프로토콜의 일반적인 통신 매체에는 이더넷 및 직렬 연결이 포함되며, DNP3에서 일반적으로 사용하는 포트는 20000/UDP, 20000/TCP, 1999/UDP 및 1999/TCP입니다.
1.3 Foundation Fieldbus (Foundation Fieldbus)
Foundation Fieldbus 프로토콜은 다양한 산업 공정의 주요 필드 버스 프로토콜입니다. 주로 공정/공장 자동화에 사용되며 발전소/발전기 제어 및 반도체 제조 제어를 포함한 다양한 설치에 배치되었습니다. 필드 버스 통신 미디어에는 꼬인 쌍 및 광섬유가 포함됩니다. 일반적인 포트에는 1089/UDP, 1089/TCP, 1090/UDP, 1090/TCP, 1091/UDP 및 1091/TCP가 포함됩니다.
FieldBus Foundation 웹 사이트에서 재단의 FieldBus 프로토콜 지원 장치의 공개 목록이 제공됩니다. FieldBus Foundation의 회원에는 350 개가 넘는 주요 제어 시스템 및 계측 공급 업체와 수많은 최종 사용자가 포함됩니다.
1.4 ICCP (Intercontrol Center Communication Protocol)
ICCP (IEC 60870-6/tase.2)는 주로 전력 산업에서 제어 센터 간의 통신에 사용됩니다. 미국에서는 ICCP 네트워크가 종종 유틸리티 회사의 조정에 사용됩니다. 전송, 유통 및 여러 지역의 발전소와 같은 전송 작업과 같은 전송 작업이있는 유틸리티에 사용됩니다.이 지역의 서비스 제공 업체를 사용하여 다른 지역 간의 전원 입력 및 출력을 조정하는 데 사용될 수 있습니다. ICCP는 전형적으로 포트 102/TCP를 사용합니다.
1.5 MODBUS 프로토콜
Modbus는 사용의 단순성, 무료 다운로드 가능성 및 로열티 프리 배포로 인해 모든 분야에서 가장 인기있는 제어 프로토콜입니다.
PLC 및 릴레이와 같은 지능형 장치는 종종 MODBUS 프로토콜 또는 변형을 사용하여 원격 RTU와 같은 간단한 장치와 통신합니다. Modbus 표준 프로토콜 외에도 Modbus +는 가장 널리 퍼진 변형 중 하나입니다. Modbus 회원 목록 (Modbus Developers Group에 속한 회사 및 개발자) 목록은 Modbus 웹 사이트에서 제공됩니다. 이 목록에는 개별 회원 및 각 회원이 제조 한 제품에 대한 간단한 설명이 포함되어 있습니다. Modbus 공급 업체 목록, Modbus 장비 목록 및 Modbus 시스템 통합 서비스를 제공하는 회사 목록도 제공됩니다.
Modbus 변형이 여러 가지가 있으며, Modbus RTU는 직렬 연결을 통한 통신을 허용하는 개방형 표준, 이진 인코딩 프로토콜이며, Modbus ASCII는 직렬 연결을 지원하는 개방형 표준, ASCII 인코딩 프로토콜이며 Modbus/TCP는 TCP 패킷 내에서 MODBUS RTU 페이로드를 제공하는 개방형 표준입니다. MODBUS/TCP는 기능 코드에 대한 일부 제한 사항이있는 TCP 패킷의 MODBUS RTU 페이로드를 캡슐화하는 개방형 표준입니다. MODBUS/UDP는 공급 업체에 따라 다르지만 가장 일반적으로 MODBUS/TCP는 UDP를 통해 전송됩니다. MODBUS +는 트랜스 렌트 (1MBPS) 버전을 사용하여 Tok Access are is are MoDBERS를 사용하는 확장 된 고산물 (1MBPS) 버전입니다. Modicon 독점 프로토콜. Enron (또는 Daniels) Modbus는 32- 비트 값을 2 대신 하나의 레지스터로 취급하는 공급 업체 확장 기능이있는 표준 Modbus 프로토콜입니다. jbus는 주소 변형이 작은 Modbus 프로토콜의 버전입니다.
MODBUS의 일반적인 통신 매체에는 이더넷 및 직렬 포트 (RS485 2 와이어가 매우 일반적입니다). 모드 버스는 일반적으로 포트 502/TCP에서 통신합니다.
2 석유 및 가스 산업
석유 및 가스 산업에 대한 명백한 주류 독점 프로토콜은 없습니다. 업계는 DNP3, IEC 60870-5 및 Modbus와 같은 다양한 프로토콜을 사용합니다. 섹션 1은 이러한 프로토콜을 더 깊이 설명합니다. Foundation Fieldbus 프로토콜 Feildbus와 같은 다양한 Fieldbus 프로토콜도 많은 석유 및 가스 시설에서도 찾을 수 있습니다.
석유 및 가스 산업의 통신은 종종 RTU 및 센서를 통해 PLC에 흐름 및 압력 데이터를 제공하기 위해 무선으로 전송됩니다. PLC는 안전 및 보호 시스템 및 잘 제어 시스템을 실행합니다. 등.
2.1 DNP3 및 IEC 60870-5
DNP3 및 IEC 60870-5에 대한 논의는 섹션 5.2의 전력 산업 섹션에 나와 있습니다. DNP3 및 IEC 60870-5을 사용하는 석유 및 가스 회사 목록은 프로토콜에 대한 백서를 찾을 수있는 Triangle Microworks Inc. 웹 사이트에서 제공됩니다.
일반적인 통신 미디어에는 이더넷 및 직렬 연결이 포함됩니다 .DNP3는 일반적으로 Ports 20000/UDP, 20000/TCP, 19999/UDP 및 19999/TCP를 사용하는 반면 IEC 60870-5는 일반적으로 2404/UDP 및 2404/TCP를 사용합니다.
2.2 MODBUS 프로토콜
Modbus는 5.2 절의 Modbus 설명에 설명 된대로 석유 및 가스 부문에서 인기있는 제어 프로토콜입니다. 또한 Foundation Fieldbus 프로토콜은 석유 화학 분야에서 인기가 있습니다.
일반적인 통신 미디어에는 이더넷 및 직렬 포트 (RS485 2 와이어가 매우 일반적입니다.) Modbus는 일반적으로 포트 502/TCP에서 실행됩니다.
3 수처리 산업
3.1 DNP3 프로토콜
섹션 5.2의 DNP3의 설명에 설명 된 바와 같이,이 프로토콜은 수처리 부문에서도 인기가 있습니다. 일반적인 통신 미디어에는 이더넷 및 직렬 연결이 포함됩니다 .DNP3 일반적으로 Ports 20000/UDP, 20000/TCP, 19999/UDP 및 19999/TCP를 사용합니다.
3.2 MODBUS 프로토콜
전력 산업 섹션의 Modbus 설명에서 위에서 언급했듯이 Modbus는 수처리 산업에서 가장 인기있는 제어 프로토콜입니다. 일반적인 통신 미디어에는 이더넷 및 직렬 버스가 포함됩니다. 모드 버스는 일반적으로 포트 502/TCP에서 실행됩니다.
4 건물 자동화 필드
건물 자동화 분야에서 Lonworks (Lontalk 또는 ANSI/CEA 709.1B라고도 함)는 지배적 인 통신 프로토콜, Dynet 및 기타 여러 통신 프로토콜입니다. 일반적인 통신 미디어에는 전원 라인 캐리어, 트위스트 쌍/이더넷, 광섬유 및 RF가 포함됩니다. 주요 통신 포트에는 2540/UDP, 2540/TCP, 2541/UDP 및 2541/TCP가 포함됩니다.
4.1 Lonworks (Lontalk 또는 ANSI/CEA 709. 1- b)
미국 회사 Echelon은 Lonworks 플랫폼이라고도하는 Lonworks 프로토콜을 기반으로 네트워크 플랫폼을 개발했습니다. 이 플랫폼은 반도체 제조, 조명 제어 시스템, 에너지 관리 시스템, 에너지 관리 시스템, HVAC 시스템, 보안 시스템, 홈 자동화, 소비자 어플라이언스 제어, 공공 스트리트 조명/모니터링/제어 및 주유소 제어를 포함한 많은 산업에서 사용됩니다. Lonworks 용의 유형 애플리케이션은 Lontalk 프로토콜을 통해 PC 및 PLC와 통신하는 온도 조절 장치로 사용됩니다. 에어컨 및 환기 시스템 (HVAC).
ISO와 IEC는 Lonworks 플랫폼 호환 표준 숫자 ISO/IEC 14908-1, -2, -3 및 -4 (ansi/cea -852)를 부여했습니다. Lonworks는 또한 IEEE {5}} L (Train Networking)의 일부를 형성합니다. 응용 프로그램 별 응용 프로그램 영역. 중국은 Lonworks를 국가 통제 표준 (GB/Z 20177. 1-2006)으로 승인했으며 건물 및 스마트 커뮤니티 (GB/T 20299. 4-2006)의 표준으로 승인했습니다. 유럽 장비 제조업체 협의회는 또한 국내 기기의 제어 및 모니터링 - 응용 프로그램 상호 운용성 사양 표준의 제어 및 모니터링의 일환으로 Lonworks를 채택했습니다.
4.2 Dynet
Dynet은 Dynalite (현재 Philips Electronics가 소유하고 있음)가 개발 한 독점 프로토콜입니다. 디넷 장치에는 자체 프로그래밍 가능한 컨트롤러가 포함되어 있으며 지점 간 모델을 통해 통신합니다.
Dynet의 일반적인 커뮤니케이션 미디어에는 RS -485 직렬 버스, RS -232 직렬 버스, 이더넷 및 적외선이 포함됩니다.
4.3 기타 프로토콜
자동화 시스템을 구축하는 데 사용되는 다른 프로토콜이 많이 있습니다. 가장 인기있는 것은 Insteon, X10, Zigbee, X-Wave 및 Knx/Konnex 등입니다.
5 프로세스 자동화 (제조)
프로세스 자동화 필드를 지배하는 FieldBus 프로토콜에는 Profinet, Foundation FieldBus 프로토콜 FieldBus 및 일반적인 산업 프로토콜 CIP 및 IC 61158 및 IEC 61784가 포함됩니다.
5.1 DF1 프로토콜
DF1은 ANSI X3.28 프로토콜의 파트 D1 및 F1에 정의 된 직렬 통신 프로토콜입니다. 이 프로토콜은 원래 Allen-Bradley (현재 Rockwell Automation이 소유하고 있음)에 의해 개발되었으며 PCCC (Programmable Controller Communication Commands)를 Allen-Bradley PLCS로 전송하는 수단으로 일반적으로 사용됩니다.
5.2 Foundation FieldBus 프로토콜 FieldBus
Foundation FieldBus 프로토콜 FieldBus는 기본 및 고급 변조 제어 응용 프로그램뿐만 아니라 이러한 기능과 관련된 대부분의 개별 제어 시나리오에 적합합니다. Foundation FieldBus 프로토콜 FieldBus는 다른 속도와 다른 변속기 매체에서 실행되는 두 가지 구현을 가지고 있습니다. H1은 일반적으로 필드 장치를 연결하고 31.25 kbps로 실행됩니다. HSE (고속 이더넷)는 호스트 컴퓨터, I/O 서브 시스템, 게이트웨이 및 현장 장치를 연결하고 100Mbps로 실행됩니다. Foundation FieldBus 프로토콜 FieldBus는 IEC 61804에서 FieldBus 표준으로 채택되었습니다.
5.3 프로세스 필드 버스 프로토콜 프로파일
Profibus는 독일 교육 및 연구부 BMBF에 의해 개발되었습니다. 더 일반적인 변형은 중앙 집중식 컨트롤러와 센서/액추에이터 간의 통신에 일반적으로 사용되는 분산 된 주변 장치 (DP) 프로토콜이며, 다른 변형은 PA (Process Automation) 프로토콜입니다. PA (Process Automation) 프로토콜은 모니터 및 제어 장치에 사용되는 PA (Process Automation) 프로토콜이며, PA 변형은 물리적 영역 및 해당 영역에서 설계 및 링크를 사용하는 데 사용됩니다. IEC 61158-2. DP 및 PA 네트워크는 백본으로 DP를 사용하여 커플러를 통해 연결할 수 있습니다. Profibus Fieldbus 프로토콜은 IEC 61158 및 IEC 61784 표준에 포함되어 있습니다.
5.4 Profinet IO 프로토콜
Profinet 개념에는 Profinet CBA와 Profinet IO의 두 가지 관점이 있습니다. 둘 다 동일한 버스 시스템에서 통신 할 수 있습니다. 그것들은 개별적으로 또는 조합하여 작동 할 수 있으며, Profinet IO 서브 시스템은 다른 관점에서 Profinet CBA 시스템으로 사용될 수 있습니다. Profinet IO는 실시간 (RT) 및 ISOCHRONOUS (IRT) 통신을 위해 개발되었으며, 실시간 통신 RT를위한 10 밀리 초의주기 시간과 함께 10 밀리 초의주기 시간과 1 MS 또는 이의 사이클을위한주기 시간을 갖습니다. Profinet CBA는 TCP/IP를 통한 구성 요소 기반 통신 및 모듈 식 시스템 엔지니어링에서 실시간 통신에 적합합니다. 두 통신 커뮤니케이션 모드 모두 병렬로 사용할 수 있습니다. Profinet CBA의 반응 시간 범위는 100ms입니다.
Profinet FieldBus 프로토콜은 IEC 61158 및 IEC 61784 표준에 포함되어 있습니다.
5.5 CC-Link 프로토콜
CC-Link는 일본의 Mitsubishi Electric이 개발하고 다른 일본 공급 업체가 널리 채택한 Fieldbus 프로토콜입니다. 현재 CC-Link를 사용하는 총 장치 수는 6 백만을 초과하여 1 개 이상의 000 다른 장치를 포함합니다. CC-Link 프로토콜을 사용하는 산업 이더넷은 기존 IT 네트워크와 쉽게 통합 될 수 있습니다.
CC-Link 형식에는 4 가지가 있습니다.
CC-Link CC-Link LT (통신 요구 사항이 낮은 장치를위한 가벼운 버전) CC-Link 안전 (고 신뢰성 버전, IEC 61508 SIL3 및 ISO 13849-1 CAT 4) CC-Link IE (산업 이더넷 버전) 전형적인 CC-Link 커뮤니케이션 매체에는 비틀림이있는 쌍 및 광섬유가 포함됩니다. 일반적인 CC-Link 통신 매체에는 꼬인 쌍 케이블 및 광섬유가 포함되며 CC-Link 파트너 협회는 파트너 목록을 제공합니다.
5.6 일반 산업 프로토콜 (CIP)
CIP (Common Industrial Protocol)는 전체 제조 산업에 통일 된 통신 아키텍처를 제공하려는 시도를 시도합니다. CIP는 이더넷/IP, Devicenet, Componet 및 ControlNet.cip과 같은 프로토콜을위한 통합 애플리케이션 계층 프로토콜입니다. CIP는 제어, 안전, 동기화, 모션, 만화 및 기타 정보를 수집하는 데 사용되는 모든 메시지 및 서비스 세트로 구성됩니다. CIP에는 제어, 안전, 동기화, 모션, 구성 및 제조 자동화 응용 프로그램의 기타 정보를 수집하기위한 메시지 및 서비스 세트가 포함되어 있습니다. 이 프로토콜은 Open Devicenet Vendors Association (ODVA)에 의해 관리됩니다.
5.7 Controlnet 프로토콜
Controlnet은 Allen-Bradley가 개발 한 CIP 구현으로 완전히 중복 된 링크 케이블을 지원합니다. 모든 통신은 높은 수준의 결정론을 위해 엄격하게 예정되어 있습니다.
Controlnet 물리적 레이어는 RG -6 동축 케이블 또는 BNC 커넥터를 사용하여 광섬유입니다. Controlnet은 버스 속도가 5Mbps의 맨체스터 인코딩을 사용합니다. 링크 계층은 네트워크 업데이트 시간 (NUT)이라는주기에서 작동합니다. 각 너트에는 두 단계가 있으며, 첫 번째 단계는 전송 기회를 보장하기 위해 정기 트래픽 전송을 위해 예약되어 있으며, 두 번째 단계는 보장없이 교정되지 않은 트래픽 전송에 사용됩니다. 보장되지 않은 교정되지 않은 트래픽 전송. Controlnet의 최대 프레임 크기는 510 바이트입니다.
5.8 Devicenet 프로토콜
Devicenet은 Allen-Bradley에서 개발 한 또 다른 CIP 구현입니다. Devicenet은 CAN (Controller Area Network)의 물리적 계층 (CAN)의 상단에 위치하고 있으며 Controlnet 기술을 사용합니다.이 기술은 전통적인 RS -485- 기반 프로토콜보다 비용이 적게 들고 강력합니다.
Devicenet의 Baud 요금은 125kbps, 250 kbps 및 500kbps이며, 백본의 길이는 각각 버스 속도, 즉 500 미터, 250 미터 및 125 미터에 반비례합니다. 대부분의 배포는 마스터/슬레이브 모드를 사용하지만 지점 간 전송도 사용할 수 있습니다. 여러 마스터가 단일 논리 네트워크에서 공존합니다 .Devicenet은 복잡한 전자기 환경에서 안정적으로 작동하도록 신중하게 설계되었습니다.
5.9 이더넷/IP 프로토콜
이더넷/IP는 Rockwell Automation에서 개발 한 CIP 프로토콜을 구현 한 것입니다. 프로토콜의 응용 레이어는 CIP입니다. 이더넷/IP는 표준 TCP/IP 스택 위에 구축 된 애플리케이션 레이어 프로토콜로, 네트워크의 모든 장치를 통합 된 "개체"세트로 취급하여 기존 이더넷 인프라를 바닥의 기존 이더넷 인프라를 사용합니다 (속도에 관계없이). 전체 이더넷/IP 스택은 ASIC 또는 필드 프로그래밍 가능한 게이트 어레이 (FPGA)가 필요없이 일반 목적 프로세서의 소프트웨어에서 구현할 수 있습니다. Ethernet/IP는 44818/TCP를 사용하여 명시 적 메시지와 2222/UDP를 사용하여 암시 적 메시지를 사용합니다.
5.10 ETHERCAT 프로토콜
ETHERCAT (제어 자동화 기술을위한 이더넷)는 0 x88A4의 ETHERTYPE를 갖춘 제어 자동화 기술을위한 이더넷 프로토콜로, 프레임 데이터를 UDP 패킷에 삽입하여 IP 라우팅을 가능하게합니다. Ethercat은 노드 당 매년의 노드 당 모델을 사용하지 않습니다. EtherCat은 사이클 당 노드 당 하나의 프레임을 처리하는 대신 "On-the-Fly"모드를 사용합니다. EtherCat은 장치에서 이더넷 프레임을 단순히 수신하는 대신 장치를 통과하고 각 노드에서 프로세스 데이터로 해석하고 복사 할 때 장치로 전송 된 데이터를 읽고 통과 할 때 입력 데이터를 유사하게 삽입합니다. 데이터 그램이 통과함에 따라 데이터. 많은 노드는 단일 프레임으로 해결할 수 있습니다.
Ethercat 네트워크는 캐 노펜, Devicenet, Profibus 및 기타 프로토콜과 게이트웨이를 통해 통합 할 수 있습니다. Ethercat 기술 그룹은 국제 사용자 및 공급 업체 조직입니다. 2009 년 8 월 현재 47 개국의 1,100 개 이상의 회사로 구성됩니다. ETHERCAT는 IEC 61158 및 IEC 61788 및 IEC 61158 및 IEC 61789 프로토콜에서 FieldBus 프로토콜로 포함됩니다. FieldBus 프로토콜로서의 EtherCat은 IEC 61158 및 IEC 61784 표준에 포함되어 있습니다. Ethercat은 이더넷 LANS 간 라우팅을 위해 포트 34980/UDP 및 34980/TCP를 사용합니다.
5.11 EGD 프로토콜 (이더넷 글로벌 데이터)
EGD (Ethernet Global Data) 프로토콜은 CPU가 정기적으로 예약 된주기 속도로 하나 이상의 다른 CPU와 내부 메모리의 일부를 공유 할 수있는 통신 메커니즘입니다. 특정 GE FANUC PLC는 EGD 프로토콜을 사용합니다.
5.12 FINS 프로토콜
Fins는 Omron (일본 통제 회사)이 개발하고 최신 PLC에 사용 된 프로토콜입니다. 일반적으로 PORT 9600/UDP를 사용하여 IP 지원 시스템에서 실행됩니다.
5.13 호스트 링크 프로토콜
호스트 링크는 Omron이 이전 PLC 시리즈를 위해 개발 한 프로토콜이지만, 많은 새로운 Omron PLC는 여전히 호스트 링크 프로토콜을 사용하여 통신 할 수 있습니다. ASCII 코드를 기반으로하는 RS -232 버스 프로토콜입니다.
5.14 SERCOS 프로토콜 (직렬 실시간 통신 시스템)
SERCOS는 엄격한 실시간 요구 사항을 가지고 있으며 특히 금속 절단 및 형성, 기계 조립, 포장, 로봇 공학, 인쇄 및 재료 처리와 같은 영역에서 모션 제어에 특히 적합합니다. 이 프로토콜은 Sercos International에 의해 관리되며 현재 버전은 Sercos III입니다. SERCOS는 IEC 61158 및 IEC 61784 표준에 자세히 정의됩니다.
5.15 SRTP (서비스 요청 전송 프로토콜)
SRTP는 PC를 통해 PLC에 대한 명령 및 데이터 통신을위한 프로토콜입니다. GE FANUC PLCS는 응용 프로그램 계층 통신 프로토콜로 사용됩니다.
5.16 SINEC H1 프로토콜
SINEC H1은 다양한 응용 레이어 프로토콜을 실행할 수있는 Siemens가 개발 한 전송 계층 프로토콜입니다. 이 프로토콜의 큰 대역폭 특성은 큰 데이터 볼륨의 전송에 이상적입니다.