Protokol komunikasi yang digunakan dalam sistem kawalan industri ICS sangat berbeza antara industri, wilayah dan vendor.
1 industri elektrik
1.1 IEC 60870-5
IEC 60870-5 mungkin merupakan protokol antarabangsa yang paling popular untuk automasi pencawang. Di Amerika Syarikat, ia bersamaan dengan fungsi DNP3, yang menggunakan bahagian IEC 60870-5 untuk menyediakan asas bagi lapisan pautan data. Beberapa piawaian sahabat telah dibangunkan, termasuk yang berikut:
IEC 60870-5-101: Bagi sistem kuasa yang berkaitan dengan kawalan jauh dan perlindungan jauh, protokol pengangkutan komunikasi dengan fungsi pemantauan dan kawalan IEC 60870-5-103: Protokol pengangkutan untuk mencapai interoperabilitas antara peranti perlindungan keselamatan dan peralatan sistem kawalan pencawang IEC 60870-5-104: Termasuk variasi perkhidmatan pengangkutan, rangkaian, pautan dan lapisan fizikal, dan suite untuk sambungan ke TCP/IP dan pengangkutan lain (ISDN, X.25 relay bingkai, dll.) IEC 60870-5 Media komunikasi tipikal termasuk Ethernet dan Serial, dengan pelabuhan biasa yang menjadi 2404/UDP dan 2404/TCP.
1.2 Protokol Rangkaian Teragih 3.0 (DNP3)
DNP3 digunakan secara meluas di Amerika Utara, terutamanya sebagai pengganti untuk keluarga protokol IEC 60870-5. Ia adalah protokol bersiri yang dibangunkan pada awal 1990-an, tetapi versi varian UDP/IP dan TCP/IP juga wujud hari ini. Terdapat banyak persamaan antara DNP3 dan IEC 60870-5, kerana beberapa ahli Jawatankuasa Pembangunan IEC 60. lapisan pautan data, tetapi lapisan atas protokol lebih berbeza.
DNP3 digunakan terutamanya dalam industri kuasa Amerika Utara, tetapi protokol juga menembusi industri air dan air kumbahan. Menurut kaji selidik oleh Newton - Evans Research, lebih daripada separuh utiliti elektrik Amerika Utara yang digunakan UDP/IP atau TCP/IP versi variasi protokol DNP3 pada tahun 2008.
Penyelidik sedang membangunkan sambungan keselamatan ke DNP3 yang dijangka menyediakan penyulitan pautan dan perkhidmatan pengurusan utama.
Media komunikasi tipikal untuk protokol DNP3 termasuk sambungan Ethernet dan siri, dan pelabuhan yang biasanya digunakan oleh DNP3 adalah 20000/UDP, 20000/TCP, 19999/UDP dan 19999/TCP.
1.3 Fieldbus Yayasan (Fieldbus Yayasan)
Protokol Fieldbus Yayasan adalah protokol Fieldbus utama dalam proses perindustrian yang berbeza. Ia digunakan terutamanya untuk proses/automasi kilang dan telah digunakan dalam pelbagai pemasangan termasuk kawalan loji kuasa/penjana dan kawalan pembuatan semikonduktor.Fieldbus Media komunikasi termasuk pasangan berpintal dan optik gentian. Pelabuhan biasa termasuk 1089/UDP, 1089/TCP, 1090/UDP, 1090/TCP, 1091/UDP dan 1091/TCP.
Senarai awam Protokol Fieldbus Yayasan - peranti yang disokong boleh didapati di laman web Fieldbus Foundation. Ahli Yayasan Fieldbus termasuk lebih daripada 350 sistem kawalan terkemuka dan vendor instrumentasi, serta beberapa pengguna akhir.
1.4 Protokol Komunikasi Pusat Intercontrol (ICCP)
ICCP (IEC 60870 - 6/tase.2) digunakan untuk komunikasi antara pusat kawalan, terutamanya dalam industri kuasa. Di Amerika Syarikat, rangkaian ICCP sering digunakan untuk koordinasi syarikat utiliti-penggunaan utiliti dengan operasi penghantaran, seperti penghantaran, pengedaran, dan loji kuasa di kawasan yang berbeza, di mana penyedia perkhidmatan yang menghubungkan di kawasan yang berbeza ini boleh digunakan untuk menyelaraskan input dan output kuasa antara rantau yang berlainan. Biasanya menggunakan port 102/TCP.
1.5 Protokol Modbus
Modbus adalah protokol kawalan yang paling popular dalam semua bidang kerana kesederhanaan penggunaannya, muat turun percuma, dan royalti - penyebaran percuma.
Peranti pintar seperti PLC dan relay sering menggunakan protokol Modbus atau variannya untuk berkomunikasi dengan peranti mudah seperti RTU jauh. Sebagai tambahan kepada protokol standard Modbus, Modbus + adalah salah satu varian yang paling lazim. Senarai ahli Modbus (syarikat dan pemaju milik kumpulan pemaju Modbus) boleh didapati di laman web Modbus. Senarai ini termasuk penerangan ringkas ahli individu dan produk yang dihasilkan oleh setiap ahli. Senarai pembekal Modbus, senarai peralatan Modbus, dan senarai syarikat yang menawarkan perkhidmatan integrasi sistem Modbus juga disediakan.
Terdapat beberapa varian Modbus, Modbus RTU adalah standard terbuka, protokol yang dikodkan binari yang membolehkan komunikasi melalui sambungan siri, modbus ascii adalah standard terbuka, protokol yang dikodkan ASCII yang menyokong sambungan siri muatan. MODBUS/TCP adalah standard terbuka yang merangkumi muatan Modbus RTU dalam paket TCP dengan beberapa batasan pada kod fungsi.MODBUS/UDP bervariasi oleh vendor, tetapi yang paling biasa Modbus/TCP dihantar ke atas Kawalan, tetapi Modbus + adalah protokol proprietari Modicon. Enron (atau Daniels) Modbus adalah protokol Modbus standard dengan sambungan vendor yang merawat nilai 32-bit sebagai satu daftar dan bukannya dua.jbus adalah versi protokol Modbus dengan variasi alamat yang lebih kecil.
Media komunikasi tipikal untuk Modbus termasuk port Ethernet dan siri (RS485 dua - wayar adalah sangat biasa) .modbus biasanya berkomunikasi di port 502/TCP.
2 industri minyak dan gas
Tidak ada protokol proprietari arus perdana untuk industri minyak dan gas. Industri ini menggunakan pelbagai protokol seperti DNP3, IEC 60870-5 dan Modbus.Section 1 membincangkan protokol ini dengan lebih mendalam. Pelbagai protokol Fieldbus, seperti protokol Fieldbus Feildbus Fieldbus, juga boleh didapati di banyak kemudahan minyak dan gas juga.
Komunikasi dalam industri minyak dan gas sering dihantar tanpa wayar untuk menyediakan data aliran dan tekanan kepada PLC melalui RTU dan sensor. PLC menjalankan sistem keselamatan dan perlindungan dan sistem kawalan yang baik. dll.
2.1 DNP3 dan IEC 60870-5
Perbincangan DNP3 dan IEC 60870-5 diberikan dalam bahagian industri kuasa Seksyen 5.2. Senarai syarikat minyak dan gas yang menggunakan DNP3 dan IEC 60870-5 boleh didapati di laman web Triangle Microworks Inc., di mana kertas putih pada protokol juga boleh didapati.
Media komunikasi tipikal termasuk Ethernet dan sambungan bersiri.DNP3 biasanya menggunakan port 20000/UDP, 20000/TCP, 19999/UDP dan 19999/TCP, manakala IEC 60870-5 biasanya menggunakan 2404/UDP dan 2404/TCP.
2.2 Protokol Modbus
Modbus adalah protokol kawalan popular dalam sektor minyak dan gas seperti yang diterangkan dalam perihalan Modbus dalam Bahagian 5.2. Juga protokol fieldbus asas popular di bidang petrokimia.
Media komunikasi tipikal termasuk Ethernet dan port bersiri (RS485 dua - wayar sangat biasa.) Modbus biasanya berjalan pada port 502/TCP.
3 industri rawatan air
3.1 Protokol DNP3
Seperti yang diterangkan dalam perihalan DNP3 dalam Bahagian 5.2, protokol ini juga popular dalam sektor rawatan air. Media komunikasi tipikal termasuk Ethernet dan sambungan bersiri.DNP3 biasanya menggunakan port 20000/UDP, 20000/TCP, 19999/UDP dan 19999/TCP.
3.2 Protokol Modbus
Seperti yang disebutkan di atas dalam perihalan Modbus dalam bahagian industri kuasa, Modbus adalah protokol kawalan yang lebih popular dalam industri rawatan air. Media komunikasi tipikal termasuk Ethernet dan bas bersiri. Modbus biasanya berjalan di port 502/TCP.
4 Bidang Automasi Bangunan
Dalam bidang automasi bangunan, Lonworks (juga dikenali sebagai Lontalk atau ANSI/CEA 709.1b) adalah protokol komunikasi yang dominan, diikuti oleh Dynet, dan beberapa protokol komunikasi lain. Media komunikasi tipikal termasuk pembawa talian kuasa, pasangan berpintal/Ethernet, optik serat, dan RF. Pelabuhan komunikasi utama termasuk 2540/UDP, 2540/TCP, 2541/UDP, dan 2541/TCP.
4.1 Lonworks (Lontalk, atau ANSI/CEA 709.1-B)
Syarikat Amerika Echelon telah membangunkan platform rangkaian berdasarkan Protokol Lonworks, yang juga dikenali sebagai platform LonWorks. Platform ini digunakan dalam banyak industri termasuk pembuatan semikonduktor, sistem kawalan pencahayaan, sistem pengurusan tenaga, sistem HVAC, sistem keselamatan, automasi rumah, kawalan perkakas pengguna, pencahayaan/pemantauan/kawalan jalan awam, dan kawalan stesen gas. Penyaman udara dan sistem pengudaraan (HVAC).
ISO dan IEC telah memberikan nombor standard keserasian platform lonworks ISO/IEC 14908 - 1, - 2, -3, dan -4 (ANSI/CEA-852). China telah meluluskan LonWorks sebagai standard kawalan nasional (GB/Z 20177.1-2006) dan sebagai standard untuk bangunan dan komuniti pintar (GB/T 20299.4-2006). Majlis Pengilang Peralatan Eropah juga telah mengadopsi LonWorks sebagai sebahagian daripada kawalan dan pemantauan peralatan domestik - standard spesifikasi interoperabilitas aplikasi.
4.2 Dynet
Dynet adalah protokol proprietari yang dibangunkan oleh Dynalite (kini dimiliki oleh Philips Electronics). Peranti Dynet termasuk pengawal yang boleh diprogramkan mereka sendiri dan berkomunikasi melalui titik - ke - model titik.
Media komunikasi tipikal untuk Dynet termasuk bas siri RS-485, bas siri RS-232, Ethernet dan Inframerah.
4.3 Protokol lain
Terdapat banyak protokol lain yang digunakan untuk membina sistem automasi. Yang paling popular termasuk Insteon, X10, Zigbee, X - gelombang dan Knx/Konnex.
5 bidang Automasi Proses (Pembuatan)
Medan automasi proses dikuasai oleh protokol Fieldbus, termasuk Profinet, Fieldbus Fieldbus Fieldbus Fieldbus dan protokol perindustrian biasa dan derivatifnya.
5.1 Protokol DF1
DF1 adalah protokol komunikasi siri yang ditakrifkan dalam bahagian D1 dan F1 dari protokol ANSI X3.28. Protokol ini pada asalnya dibangunkan oleh Allen - Bradley (kini dimiliki oleh Rockwell Automation) dan biasanya digunakan sebagai cara untuk menghantar arahan komunikasi pengawal yang boleh diprogramkan (PCCC) kepada Allen - Bradley Plcs.
5.2 Fieldbus Fieldbus Fieldbus
Protokol Fieldbus Fieldbus Fieldbus sesuai untuk aplikasi kawalan modulasi asas dan maju, serta kebanyakan senario kawalan diskret yang berkaitan dengan fungsi -fungsi ini. Protokol Fieldbus Fieldbus Fieldbus mempunyai dua pelaksanaan yang berjalan pada kelajuan yang berbeza dan pada media penghantaran yang berbeza: H1 adalah pelaksanaan yang paling biasa, yang biasanya menghubungkan peranti medan dan berjalan pada 31.25 kbps; HSE (Ethernet berkelajuan tinggi) menghubungkan komputer tuan rumah, subsistem I/O, pintu masuk, dan peranti lapangan, dan beroperasi pada kelajuan 100 Mbps. Protokol Fieldbus Fieldbus Fieldbus telah diterima pakai sebagai standard Fieldbus dalam IEC 61804.
5.3 Proses Protokol Fieldbus Profibus
Profibus telah dibangunkan oleh Jabatan Pendidikan dan Penyelidikan Jerman BMBF. Ia boleh didapati dalam dua varian, yang mana varian yang lebih biasa adalah protokol periferal (DP) yang terdesentralisasi, yang biasanya digunakan untuk komunikasi antara pengawal dan sensor berpusat/penguat yang lain adalah untuk memantau dan mengendalikan peranti yang diakui oleh Selaras dengan IEC 61158-2.PA Protokol komunikasi asas yang sama seperti DP, tetapi PA beroperasi pada kelajuan 31.25 kpbs. Rangkaian DP dan PA boleh dihubungkan melalui pengganding, dengan DP digunakan sebagai tulang belakang. Protokol Profibus Fieldbus dimasukkan dalam piawaian IEC 61158 dan IEC 61784.
5.4 Protokol Profinet IO
Konsep Profinet mempunyai dua perspektif: Profinet CBA dan Profinet IO, yang kedua -duanya dapat berkomunikasi dengan sistem bas yang sama. Mereka boleh dikendalikan secara individu atau dalam kombinasi, dan subsistem Profinet IO boleh digunakan sebagai sistem CBA Profinet dari perspektif yang lain. Untuk pemacu IRT komunikasi isochronous. Profinet CBA sesuai untuk komunikasi berasaskan komponen - melalui TCP/IP dan untuk komunikasi masa - dalam kejuruteraan sistem modular. Kedua -dua mod komunikasi komunikasi boleh digunakan selari. CBA Profinet mempunyai julat masa reaksi sebanyak 100 ms.
Protokol Profinet Fieldbus dimasukkan dalam piawaian IEC 61158 dan IEC 61784.
5.5 cc - protokol pautan
CC - pautan adalah protokol Fieldbus yang dibangunkan oleh Mitsubishi Electric di Jepun dan diterima secara meluas oleh pembekal Jepun yang lain. Pada masa ini, jumlah peranti menggunakan pautan CC - melebihi 6 juta, meliputi lebih daripada 1,000 peranti yang berbeza. Industri Ethernet menggunakan protokol pautan CC - boleh diintegrasikan dengan mudah dengan rangkaian IT konvensional.
Terdapat empat format pautan CC -:
Cc - pautan cc - pautan lt (versi ringan untuk peranti dengan keperluan komunikasi yang rendah) cc - pautan keselamatan (tinggi - versi kebolehpercayaan, mematuhi IEC 61508 SIL3 dan ISO 13849} Versi Ethernet) tipikal cc - pautan media komunikasi termasuk twisted - pasangan dan optik gentian. Tipikal CC - Media komunikasi pautan termasuk kabel pasangan berpintal dan optik serat, Persatuan Rakan Kongsi CC-Link menyediakan senarai rakan kongsi.
5.6 Protokol Perindustrian Biasa (CIP)
Protokol Perindustrian Biasa (CIP) cuba menyediakan seni bina komunikasi bersatu untuk keseluruhan industri pembuatan. CIP adalah protokol lapisan aplikasi bersatu untuk protokol seperti Ethernet/IP, DeviceNet, Componet, dan ControlNet.CIP terdiri daripada satu set mesej dan perkhidmatan yang digunakan untuk mengumpulkan. CIP mengandungi satu set mesej dan perkhidmatan untuk mengumpul kawalan, keselamatan, penyegerakan, gerakan, konfigurasi, dan maklumat lain dari aplikasi automasi pembuatan. Protokol ini diuruskan oleh Persatuan Vendor Devicenet Terbuka (ODVA).
5.7 Protokol ControlNet
ControlNet adalah pelaksanaan CIP yang dibangunkan oleh Allen - Bradley yang telah membina - sebagai sokongan untuk kabel pautan yang berlebihan, dan semua komunikasi dijadualkan dengan ketat untuk tahap determinisme yang tinggi.
Lapisan fizikal ControlNet sama ada kabel koaksial RG-6 atau serat optik menggunakan penyambung BNC. ControlNet menggunakan pengekodan Manchester dengan kelajuan bas 5 Mbps. Lapisan pautan beroperasi pada kitaran yang dipanggil Masa Kemas Kini Rangkaian (NUT). Setiap kacang mempunyai dua fasa, fasa pertama dikhaskan untuk transmisi trafik biasa untuk menjamin peluang penghantaran, dan fasa kedua digunakan untuk penghantaran lalu lintas yang tidak dijadualkan tanpa sebarang jaminan. Mana -mana penghantaran trafik yang tidak dijadualkan. Saiz bingkai maksimum untuk ControlNet adalah 510 bait.
5.8 Protokol DeviceNet
DeviceNet adalah satu lagi pelaksanaan CIP yang dibangunkan oleh Allen - Bradley.DeviceNet duduk di atas rangkaian kawasan pengawal (boleh) lapisan fizikal dan menggunakan teknologi ControlNet, yang kurang mahal dan lebih mantap daripada protokol berasaskan RS-485.
Kadar baud Devicenet adalah 125 kbps, 250 kbps, dan 500 kbps, dan panjang tulang belakang berkadar songsang dengan kelajuan bas, iaitu 500 meter, 250 meter, dan 125 meter. Kebanyakan penyebaran menggunakan mod Master/Slave, tetapi titik - ke - pemindahan titik juga boleh digunakan. Sarjana berganda wujud bersama rangkaian logik tunggal. DeviceNet telah direka dengan teliti untuk beroperasi dengan stabil dalam persekitaran elektromagnet yang kompleks.
5.9 Protokol Ethernet/IP
Ethernet/IP adalah pelaksanaan protokol CIP yang dibangunkan oleh Rockwell Automation. Lapisan aplikasi protokol adalah CIP. Ethernet/IP adalah protokol lapisan aplikasi yang dibina di atas tumpukan TCP/IP standard, yang merawat semua peranti di rangkaian sebagai set "objek" bersatu, menggunakan infrastruktur Ethernet sedia ada di bahagian bawah (tanpa mengira kelajuan). Keseluruhan timbunan Ethernet/IP boleh dilaksanakan dalam perisian pada pemproses tujuan umum - tanpa memerlukan Array Gate Programmable (FPGA) .Ethernet/IP menggunakan 44818/TCP untuk pemesejan eksplisit dan 2222/UDP untuk pemesejan tersirat.
5.10 Protokol Ethercat
EtherCAT (Ethernet untuk Teknologi Automasi Kawalan) adalah protokol Ethernet untuk teknologi automasi kawalan dengan Ethertype 0x88A4, yang menjadikan IP rutin dengan memasukkan data bingkai ke dalam paket UDP. Ethercat tidak menggunakan kitaran per - - per - model nod. Daripada memproses satu bingkai setiap nod setiap kitaran (masa kemas kini), EtherCat menggunakan mod "- - fly". Daripada hanya menerima bingkai Ethernet dari peranti, EtherCAT membaca data yang dihantar ke peranti ketika ia melewati mereka, menafsirkan dan menyalinnya sebagai data proses pada setiap nod, dan juga memasukkan data input ketika ia melalui. Data sebagai DataGram berlalu. Banyak nod boleh ditangani dengan satu bingkai.
Rangkaian Ethercat boleh diintegrasikan melalui gerbang dengan Canopen, Devicenet, Profibus dan protokol lain. Kumpulan Teknologi Ethercat adalah organisasi pengguna dan pembekal antarabangsa; Sehingga Ogos 2009, ia terdiri daripada lebih daripada 1,100 syarikat dari 47 negara. EtherCAT dimasukkan sebagai protokol Fieldbus dalam IEC 61158 dan IEC 61788, dan dalam protokol IEC 61158 dan IEC 61789. Ethercat sebagai protokol Fieldbus dimasukkan dalam piawaian IEC 61158 dan IEC 61784. Ethercat menggunakan port 34980/UDP dan 34980/TCP untuk penghalaan antara LAN Ethernet.
5.11 Protokol EGD (Ethernet Global Data)
Protokol Data Global Ethernet (EGD) adalah mekanisme komunikasi yang membolehkan CPU berkongsi sebahagian daripada memori dalamannya dengan satu atau lebih CPU lain pada kadar kitaran yang dijadualkan secara teratur. Tertentu GE Fanuc plcs menggunakan protokol EGD.
5.12 Protokol Sirip
FINS adalah protokol yang dibangunkan oleh Omron (sebuah syarikat kawalan Jepun) dan digunakan dalam PLC yang lebih baru. Ia biasanya berjalan pada IP - sistem yang diaktifkan menggunakan port 9600/UDP.
5.13 Protokol Pautan Hos
Pautan Host adalah protokol yang dibangunkan oleh Omron untuk siri PLC yang lebih lama, bagaimanapun, banyak PLC Omron yang lebih baru masih boleh berkomunikasi menggunakan protokol HostLink. Ia adalah protokol bas RS-232 berdasarkan kod ASCII.
5.14 Sercos Protocol (Serial Real - Sistem Komunikasi Masa)
Sercos mempunyai keperluan masa sebenar - dan sangat sesuai untuk kawalan gerakan di kawasan seperti pemotongan logam dan pembentukan, pemasangan mesin, pembungkusan, robotik, percetakan dan pengendalian bahan. Protokol ini diuruskan oleh Sercos International dan versi semasa ialah Sercos III. SERCOS ditakrifkan secara terperinci dalam piawaian IEC 61158 dan IEC 61784.
5.15 SRTP (Protokol Pemindahan Permintaan Perkhidmatan)
SRTP adalah protokol untuk komunikasi arahan dan data ke PLC melalui PC. Ia digunakan oleh GE Fanuc plcs sebagai protokol komunikasi lapisan aplikasi.
5.16 Protokol Sinec H1
Sinec H1 adalah protokol lapisan pengangkutan yang dibangunkan oleh Siemens di mana protokol lapisan aplikasi yang berbeza dapat dijalankan. Ciri -ciri jalur lebar besar protokol ini menjadikannya sesuai untuk penghantaran jumlah data yang besar.