Come comunicano tra loro i PLC?
Sommario
Dall'interazione seriale legacy (RS-232/RS-485) alle moderne soluzioni Ethernet industriali (EtherCAT, Profinet, Ethernet/IP), questo breve articolo descrive gli approcci tipici all'interazione PLC-PLC dal punto di vista di un progettista di automazione.
1. Perché la comunicazione PLC-PLC è così importante?
Nei moderni centri di produzione, PLC Non sono più controllori isolati. Costituiscono la "rete neurale" di una linea di produzione intelligente. L'interazione affidabile con il PLC consente:
- Funzionamento coordinato tra più controllori.
- Scambio di informazioni in tempo reale con i sistemi upstream/downstream.
- Diagnostica e monitoraggio a distanza.
- Gadget condiviso che rappresenta la massimizzazione della produzione.
Secondo il documento Industrial Automation Market 2024, oltre 68% di apparecchiature industriali richiedono l'interconnettività multi-PLC per mantenere una produzione versatile e progetti scalabili.
2. Introduzione delle tecniche tipiche di interazione PLC
Le opzioni di comunicazione PLC variano a seconda della marca del controller, della distanza di comunicazione, dei requisiti di tempo reale e del budget disponibile. Gli approcci più utilizzati includono:
1. Interazione del segnale punto-punto I/O
La forma più semplice di comunicazione, in cui i PLC scambiano informazioni tramite fattori I/O elettronici o analogici.
- Vantaggi: semplice, stabile, basso costo
- Svantaggi: capacità di informazione estremamente ridotta, inadatto allo scambio di dati su larga scala.
- Ideale per: Interblocco standard o sincronizzazione di utensili di base.
2. Interazione seriale (RS-232/ RS-485)
Ancora ampiamente utilizzato in molte famiglie di PLC.
| Attributo | Tipo di connettore RS-232 | Tipo RS-485 |
|---|---|---|
| Allineare | ≤ 15 metri | ≤ 1200 metri |
| Strumenti supportati | Punto a punto | 32+ nodi |
| Metodo comune | Modbus RTU | Modbus RTU |
| Spese | Ridotto | Attrezzo |
3. Interazione Modbus (Modbus RTU/Modbus TCP)
Tra i metodi di interazione cross-brand più comuni. Sostenuto da praticamente tutti i marchi più importanti, tra cui Omron, Siemens e Schneider.
- Modbus RTU: basato su seriale.
- Modbus TCP: trasmissione più rapida basata su Ethernet.
- Vantaggi: base aperta, configurazione davvero semplice, compatibilità eccezionale.
- Svantaggi: stile master-servo, molto meno adatto alle reti complesse.
Molti PLC (ad esempio, Siemens, Schneider) offrono raccolte Modbus predefinite per semplificare la disposizione.
4. Profibus-DP (interazione DP)
Un bus di campo tradizionale comunemente utilizzato nei sistemi di automazione europei.
- Velocità: fino a 12 Mbps.
- Nodi: circa 126.
- Ideale per: I/O dispersi e impianti di medie e grandi dimensioni.
5. Interazione Ethernet industriale
Comprende Profinet, Ethernet/IP, EtherCAT e altri. È attualmente una delle strategie di comunicazione più diffuse e orientate al futuro.
| Procedura | Efficienza in tempo reale | Applicazione comune |
|---|---|---|
| Profilo | Alto | Sistemi Siemens |
| Ethernet/IP | Attrezzo | Rockwell/Omron |
| EtherCAT | Molto alto | Controllo del movimento, reti servo |
Vantaggi: banda larga, enorme trasferimento di dati, geografia versatile
Svantaggi: prezzo più elevato, necessita di un'adeguata amministrazione di rete.
3. Azioni segrete nella configurazione dell'interazione PLC
Sebbene la procedura di disposizione differisca a seconda del marchio, tutti i sistemi PLC necessitano delle seguenti azioni fondamentali:
1. Criteri di interazione all'avvio
Comunemente è costituito da:
- Indirizzo del nodo
- Velocità in baud
- Parità
- Bit di stop
I criteri devono corrispondere su entrambi gli strumenti di connessione, altrimenti non sarà possibile sviluppare l'interazione.
2. Leggere e scrivere informazioni nel programma PLC
Ogni marchio fornisce indicazioni precise, ad esempio:
- Siemens: MBUS, MB_MASTER, MB_CLIENT.
- Omron: collegamento Web alle informazioni sui tag RXDU/TXDU o EtherNet/IP.
- Mitsubishi: Linee guida RS, ZR.
Attraverso queste linee guida, gli strumenti Master e Servant si scambiano segni, piccoli bit e blocchi di informazioni.
4. Contrasto delle tecniche di interazione PLC (velocità, costo, intervallo, applicazioni)
| Tecnica | Valutare | Spese | Allineare | Utilizzo normale |
|---|---|---|---|---|
| Segnali I/O | ★ | ★ | ≤ 10 metri | Interblocco fondamentale |
| Tipo di connettore RS-232 | ★ ★ | ★ | ≤ 15 metri | Punto a punto |
| Tipo RS-485 | ★ ★ | ★ ★ | ≤ 1200 metri | RTU multi-nodo |
| Profibus-DP | ★ ★ ★ | ★ ★ | ≤ 100 metri | Controllo disperso |
| Modbus TCP | ★ ★ ★ | ★ ★ | Dipendente dalla LAN | Interazione tra marchi |
| Ethernet industriale | ★ ★ ★ ★ | ★ ★ ★ | 100 m (rame) | Impianti di produzione intelligenti, controllo del movimento |
5. Come selezionare il giusto approccio di interazione PLC
Per selezionare il design di comunicazione ideale è necessario valutare 3 aspetti importanti:
( 1) Quantità di informazioni
- Piccolo: I/O o RS-232
- Strumento: RS-485/ Modbus
- Enorme: Ethernet industriale
( 2) Efficienza in tempo reale
- Controllo del movimento: EtherCAT
- Automazione generale: Profinet/Ethernet/IP
- Reti di bus di campo: Profibus
( 3) Scalabilità del sistema
- Sistemi multi-nodo: RS-485/Profibus/Ethernet.
- Combinazione multimarca: Modbus TCP
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Conclusione
Gli approcci di interazione PLC-PLC variano dalle tipiche interfacce utente seriali ai sofisticati sistemi Ethernet industriali. Ogni tecnologia moderna offre vantaggi unici a seconda delle esigenze operative. I progettisti devono valutare aspetti quali portata, efficienza in tempo reale, quantità di dati e costo quando scelgono l'alternativa più ideale.
Che si tratti di eseguire un interblocco fondamentale degli strumenti o di costruire un sistema di produzione intelligente completo, l'interazione PLC affidabile è il fondamento della sicurezza dell'automazione.
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