Arvien vairāk rūpniecisko vadības sistēmu izmanto lauka kopnes, lai vadītu vairāk sensoru un izpildmehānismu. Elektriskie izpildmehānismi kā galvenais izpildmehānisms šķidrumu vadības procesos tiek plaši izmantoti rūpnieciskos lietojumos. Visbiežāk izmantotās kopņu sistēmas elektriskajiem izpildmehānismiem ir Modbus, CAN, Profibus, DeviceNet, Foundation Fieldbus, HART un Ethernet.

Elektrisko izpildmehānismu izplatītākās kopņu sistēmas:

• Modbus

• VAR

• Profibus

• DeviceNet

• Foundation Fieldbus (FF)

• HART

• Ethernet

Modbus

Salīdzinot ar citām lauka kopņu tehnoloģijām, Modbus ir vienkāršs, bet daudzfunkcionāls. Tas nodrošina visus rūpnīcas automatizācijai nepieciešamos pakalpojumus, piemēram, vienkāršas bināras informācijas, analogo vērtību, ierīču parametru vai diagnostikas datu apmaiņu.

Rūpnīcas automatizācijai un tādām ierīcēm kā Profibus parasti tiek izmantots vienkāršs un stabils fiziskais slānis RS-485. Pamatojoties uz šo fizisko slāni, Modbus atbalsta dažādus telegrammu formātus, piemēram, Modbus RTU vai Modbus ASCII. Izmantojot uz Ethernet balstīto Modbus TCP/IP versiju, ir iespējama vertikāla integrācija ar saimniekdatora automatizācijas sistēmām.

Funkcijas:

• Vienkāršs protokols

• Piemērots vienkāršām rūpnieciskās automatizācijas vidēm
  www.modbus.org

CAN (kontroliera apgabala tīkls)

CAN ir seriālās komunikācijas protokols, ko standartizējis ISO un ko pirmo reizi ierosināja Bosch 1986. gadā. To plaši izmanto automobiļu elektronikā, rūpnieciskajā automatizācijā, kuģniecībā, medicīnas ierīcēs un rūpnieciskajās iekārtās.

CAN ir divi standartizēti protokoli: ISO11898 ātrdarbīgai saziņai (125 Kbps–1 Mbps) un ISO11519-2 lēnas saziņas nodrošināšanai (zem 125 Kbps). CAN ir ļoti uzticams un atbalsta vairāku galveno iekārtu vadību, lielu pārraides ātrumu un elastīgu mezglu pievienošanu.

Funkcijas:

• Vairāku galveno ierīču vadība

• Ātrs pārraides ātrums

• Elastīga mezglu pievienošana

Profibus

PROFIBUS ir starptautisks, atvērts un no ierīces neatkarīgs lauka kopnes standarts. Tā pārraides ātrums ir no 9,6 kbaud līdz 12 MBaud. PROFIBUS tiek plaši izmantots ražošanas automatizācijā, procesu rūpniecības automatizācijā un ēku automatizācijā.

PROFIBUS sastāv no trim saderīgām daļām:

• PROFIBUS-DP (Decentralizēta perifērija) saziņai starp ierīces līmeņa vadības sistēmām un izkliedētajām I/O.

• PROFIBUS-PA (Procesu automatizācija) sensoru un izpildmehānismu savienošanai vienā kopnē, ievērojot iekšējās drošības standartus.

• PROFIBUS-FMS (Lauka kopnes ziņojumu specifikācija) darbnīcas līmeņa uzraudzībai ar reāllaika vairāku vedēju tīklu.

Funkcijas:

• Atvērtā arhitektūra

• Uzticamība

• Elastība

• Reāllaika veiktspēja

DeviceNet

DeviceNet ir lēta sakaru kopne, kas savieno rūpnieciskās ierīces, piemēram, robežslēdžus, sensorus, vārstus, motoru starterus un citas, novēršot dārgas aparatūras instalācijas izmaksas. Tā uzlabo saziņu starp ierīcēm un nodrošina nozīmīgas ierīces līmeņa diagnostikas funkcijas, kuras ir grūti panākt ar tradicionālajām I/O saskarnēm.

DeviceNet pamatā ir CAN protokols, kas nodrošina datu pārraidi reāllaikā. Tas atbalsta punkta-punkta, vairāku galveno iekārtu vai galvenā/pakārtotā iekārtu komunikāciju un var savienot līdz pat 64 mezgliem. Tā pārraides ātrums ir 125 kb/s, 250 kb/s un 500 kb/s.

Funkcijas:

• Zemas izmaksas saziņai

• Vienkāršs tīkla risinājums

• Atvērts standarts aparatūrai un programmatūrai

• Diagnostikas iespējas

Foundation Fieldbus (FF)

Foundation Fieldbus ir īpaši izstrādāts procesu automatizācijai, izmantojot FF H1 protokolu lauka līmeņa pārraidei. FF atbalsta dažādas topoloģijas un nodrošina tiešu saziņu starp ierīcēm, ja tās ir aprīkotas ar saites aktīvo plānotāju (LAS).

Funkcijas:

• Topoloģijas elastība

• Atbalsta decentralizētu digitālo vadību

• Tieša saziņa starp lauka ierīcēm

• Balstīts uz standartizētiem ievades/izvades funkciju blokiem

www.fieldcommgroup.org

HART (šosejas adresējamais tālvadības pārveidotājs)

HART izmanto standarta 4–20 mA analogo signālu gan analogo, gan digitālo datu pārraidīšanai. HART komunikācija modulē papildu signālu virs analogā 4–20 mA signāla, ļaujot vienlaikus pārraidīt gan digitālos, gan analogos signālus.

Tas atbalsta galvenā/pakārtotā principa darbību un bieži tiek izmantots tiešajā komunikācijā.

Funkcijas:

• Izmanto esošo 4–20 mA infrastruktūru

• Digitālā komunikācija papildu parametriem un diagnostikai

• Atbalsta plašs ierīču klāsts
  www.fieldcommgroup.org

Ethernet

Mūsdienās klasiskais Ethernet ir kļuvis par vadošo datu tīkla standartu biroju vidē. “Industriālais Ethernet” attiecas uz uzlabotu Ethernet, ko var izmantot rūpnieciskās automatizācijas vidē.

Funkcijas:

• Reāllaika un IT datu pārraide, izmantojot parastos datu nesējus

• Praktiski neierobežots dalībnieku skaits un tīkla paplašināšana

• Mērogojama un elastīga topoloģija

• Ātrgaitas datu pārraide, pat lieliem datu apjomiem

• Vienkārša integrācija ar tīkla serveriem un IoT saskarnēm (piemēram, OPC UA)

Industriālie Ethernet protokoli, piemēram, Profinet, Ethernet/IP un Modbus TCP, ir tieši integrēti DCS sistēmās un nodrošina uzticamu komunikāciju un ērtu piekļuvi lauka līmeņa ierīcēm.