Si gestioneu o manteniu un sistema de control basat en Allen-Bradley, probablement us heu trobat amb aquesta situació. Un mòdul PLC es deixa de fabricar, o el preu del proveïdor original es triplica de sobte i comenceu a buscar un mòdul de substitució o compatible. Les especificacions semblen correctes, el connector físic coincideix i el preu és raonable. Però abans de fer la comanda, se sol ometre una pregunta: aquest mòdul parla realment del mateix protocol, de la mateixa manera, que el que està substituint?
Aquesta és la part de la comunicació d'Allen-Bradley que poques vegades s'explica clarament. La majoria de guies expliquen què són EtherNet/IP, DeviceNet o ControlNet en termes generals, però molt poques connecten aquest coneixement amb les decisions pràctiques a les quals s'enfronten els enginyers a l'hora d'aprovisionar-se de peces. En aquest article, tractarem els principals protocols de comunicació Allen-Bradley PLC, on cadascun d'ells s'adapta a un sistema real i, el que és igual d'important, què heu de comprovar abans de comprar un mòdul de recanvi o compatible perquè no acabeu amb un problema de comunicació després de la instal·lació.
Què és un protocol de comunicació PLC i per què és important
Definició en llenguatge senzill
Un protocol de comunicació és simplement el conjunt de regles acordades que permeten que dos dispositius intercanvien dades correctament. Penseu-ho de la mateixa manera que penseu en un llenguatge compartit: si un PLC i una HMI utilitzen el mateix protocol, s'entenen els missatges dels altres. Si no ho fan, la connexió pot semblar bé físicament, mentre que no hi ha dades utilitzables entre ells.
Per què l'elecció del protocol afecta el temps de funcionament del sistema i el cost de manteniment
Els desajustos de protocols són una de les causes més comunes i evitables del temps d'inactivitat. Un sistema de control construït al voltant d'un protocol incorrecte per a la seva escala lluitarà per expandir-se més tard, i barrejar equips antics i nous sense comprovar la compatibilitat del protocol sovint condueix a errors intermitents que són difícils de diagnosticar perquè el cablejat i l'alimentació semblen correctes. Els costos de manteniment també es veuen afectats. La resolució d'un problema de nivell-de protocol sol trigar més temps que la solució d'un error de cablejat, ja que els símptomes rarament apunten directament a la causa. Comprendre en quin protocol es basa el vostre sistema i què requereix aquest protocol de qualsevol dispositiu connectat a ell és el primer pas per evitar aquests problemes.
Amb aquesta base establerta, mirem els protocols que és més probable que trobeu en un entorn Allen-Bradley, començant pel que domina les instal·lacions noves actualment.
Protocols moderns basats en Ethernet-
EtherNet/IP
EtherNet/IP (Ethernet Industrial Protocol) és el protocol de comunicació en què es construeixen la majoria dels nous sistemes Allen-Bradley. S'executa sobre maquinari Ethernet estàndard i utilitza el protocol industrial comú (CIP) a la capa d'aplicació, que és la mateixa base de protocol compartida amb DeviceNet i ControlNet. Aquesta base compartida és una de les raons per les quals EtherNet/IP s'integra de manera tan fluida en una arquitectura de Rockwell Automation.
Algunes coses fan que EtherNet/IP sigui l'opció predeterminada per a noves compilacions. Utilitza commutadors i cablejat Ethernet de productes bàsics, de manera que els costos del maquinari es mantenen baixos i els departaments informàtics poden donar suport a la xarxa amb eines que ja coneixen. S'escala bé, ja que una xarxa Ethernet commutada no comparteix l'amplada de banda entre tots els dispositius com ho fan els protocols antics basats en bus-. I com que EtherNet/IP s'adopta tant, els sensors, les unitats i les passarel·les de tercers-s'admeten gairebé sempre des de la caixa, cosa que fa que la integració de diversos-proveïdors sigui molt menys dolorosa del que era abans.
Si el vostre sistema necessita compartir dades amb un MES, un historiador o un tauler de control del núvol, EtherNet/IP és a prop d'una opció predeterminada, ja que es pot situar a la mateixa xarxa física que la vostra infraestructura informàtica sense una capa de passarel·la separada.
Quins models AB ho admeten:La majoria dels controladors Allen Bradley de-generació-actual, incloses les plataformes ControlLogix i CompactLogix, inclouen EtherNet/IP com a port de comunicació-estàndard integrat. Alguns models de controlador més antics o més especialitzats poden requerir un mòdul de comunicació addicional-per arribar a una xarxa EtherNet/IP en lloc d'admetre-la de manera nativa, de manera que val la pena confirmar el model específic i la revisió del microprogramari en lloc d'assumir el suport a tota una família de productes. Si busqueu un controlador o un mòdul de comunicació i voleu confirmar què admet un número de peça específic, el nostreAllen-Bradley PLCiMòdul Allen-Bradley PLCLes pàgines mostren l'estoc actual amb detalls del protocol, o ens podeu enviar directament el número de model.
Referència ràpida EtherNet/IP
|
Paràmetre |
Valor típic |
|
Mitjans físics |
Ethernet estàndard (coure o fibra) |
|
Velocitat |
10/100 Mbps comú, gigabit compatible amb maquinari més nou |
|
Topologia |
Star, xarxes commutades. |
|
Ús típic |
Noves instal·lacions, integració IT/OT, control de moviment i E/S |
La comunicació moderna basada en Ethernet-cobreix la majoria de les instal·lacions noves, però una gran part dels sistemes Allen-Bradley instal·lats encara depenen de protocols anteriors a EtherNet/IP. Encara estan molt en servei, així que val la pena entendre'ls també.
Protocols basats en el bus-heretat
DeviceNet
DeviceNet connecta dispositius de camp senzills com sensors, polsadors i arrencadors de motor a un PLC a través d'un bus compartit, en lloc de cablejar cada dispositiu individualment. Funciona amb la tecnologia Controller Area Network (CAN) i normalment funciona a velocitats de fins a 500 kbps depenent de la longitud del cable. Un avantatge pràctic és que DeviceNet transporta energia i senyal al mateix cable, la qual cosa redueix el cost d'instal·lació per a un gran nombre de dispositius senzills. Ho veuràs més sovint en aplicacions discretes-de costos sensibles, com ara línies d'envasament o equips d'aliments i begudes, on un gran nombre de sensors importa més que el rendiment en brut.
ControlNet
ControlNet s'ha creat per a una prioritat diferent: control determinista i de temps-crític en lloc de cablejat de camp de baix-cost. Utilitza un esquema de-slicing time per garantir l'amplada de banda per al trànsit programat, cosa que el fa molt adequat per a aplicacions com el control de moviment de diversos eixos-en què el temps dels missatges ha de ser previsible en lloc de ràpid. Quan s'escull DeviceNet perquè necessiteu connectar molts dispositius senzills de manera econòmica, s'escull ControlNet perquè l'aplicació no pot tolerar la latència de missatges variables. Si el vostre sistema implica un moviment coordinat o un control de processos amb requisits de temps ajustats, ControlNet continua sent un ajust més adequat que DeviceNet, tot i que tots dos comparteixen la mateixa base CIP que EtherNet/IP.
Per què aquests protocols encara estan en ús i què cal vigilar
Les instal·lacions noves poques vegades comencen amb DeviceNet o ControlNet avui dia, però una gran quantitat d'equips construïts a partir d'elles segueixen funcionant de manera fiable al camp. Substituir una xarxa sencera per passar a EtherNet/IP és car i, en molts casos, el risc i el cost del temps d'inactivitat no planificat durant una migració superen els beneficis d'actualitzar equips que ja funcionen. El principal repte de manteniment d'aquestes xarxes heretades no és el protocol en si, sinó l'obtenció de dispositius de camp i mòduls de comunicació compatibles, ja que les peces originals són més difícils de trobar. Quan cal substituir un component DeviceNet o ControlNet, val la pena confirmar acuradament la versió del protocol i la capacitat del node, ja que les xarxes més antigues perdonen menys les petites discrepàncies que una xarxa Ethernet commutada moderna.
Més enllà d'aquests protocols basats en bus-, els sistemes Allen-Bradley també es basen en una generació més antiga d'estàndards de xarxa en sèrie i propietaris que val la pena entendre, sobretot si manteniu equips anteriors a DeviceNet.
Protocols d'autopistes sèrie i de dades
DH+ / DH485
Data Highway Plus (DH+) i DH485 són els primers protocols de xarxa propietaris d'Allen-Bradley, desenvolupats originalment per enllaçar PLC i terminals de programació abans que existissin opcions basades en Ethernet-. DH+ funciona a velocitats de fins a 230 kbps aproximadament i admet fins a 64 nodes, utilitzant un esquema de pas de testimoni-per controlar l'accés a la xarxa. El DH485 és un protocol relacionat però diferent, dissenyat per a aplicacions de planta de -abast més curt amb menys nodes compatibles i un rendiment més baix. Cap dels dos s'utilitza avui en dia en el disseny del nou sistema, però encara es troben amb terminals de programació, interfícies d'operador més antigues i controladors PLC-5 o SLC-500 heretats en plantes de producció que no s'han actualitzat completament.
RS-232 / RS-485
RS-232 i RS-485 no són protocols per si mateixos. Són estàndards de capa física que defineixen com viatgen els senyals per un cable, i protocols com Modbus RTU o DF1 normalment s'executen a sobre. RS-232 admet una connexió simple punt a punt a distàncies curtes, que s'utilitza habitualment per programar cables i enllaços HMI bàsics. RS-485 admet diversos dispositius en un bus compartit a distàncies molt més llargues, per això segueix sent comú connectar HMI simples o instruments de tercers a equips AB més antics. Reconèixer aquesta distinció és important perquè un dispositiu descrit com a "compatible RS-485" us informa sobre el cablejat, no necessàriament si realment es pot comunicar mitjançant el protocol específic que el vostre PLC espera.
Quan el maquinari original ja no està disponible
Els equips que funcionen amb DH+, DH485 o enllaços sèrie bàsics solen tenir dècades d'antiguitat i no sempre és possible obtenir una peça de recanvi original exacta. Quan això succeeix, generalment hi ha uns quants camins realistes a seguir: localitzar un mòdul original usat o reformat, afegir una passarel·la de conversió de protocol per connectar la xarxa antiga a una de més nova o obtenir un mòdul de substitució compatible construït per suportar el mateix protocol heretat. Cada opció té inconvenients-en cost, termini de lliurament i compatibilitat-a llarg termini, i escollir entre ells normalment depèn de com s'espera que evolucioni la resta del sistema durant els propers anys.
Aquesta decisió condueix, naturalment, a una pregunta més àmplia que s'aplica a tots aquests protocols: com es decideix quin és realment l'adequat per a un sistema determinat, en lloc d'utilitzar per defecte el que es va utilitzar l'última vegada?
Escollint el protocol adequat per al vostre sistema
Velocitat, recompte de nodes i entorn
Tres factors solen impulsar la majoria de decisions de protocol. Els requisits de velocitat són el primer: si la vostra aplicació necessita una temporització inferior a -milsegons, com ara el control de moviment coordinat, EtherNet/IP amb una xarxa sensible al temps- o ControlNet és adequat, mentre que les tasques de supervisió senzilles es poden executar còmodament en enllaços sèrie molt més lents. A continuació, el recompte de nodes és important: l'arquitectura commutada d'EtherNet/IP augmenta a mesura que el nombre de dispositius creix, mentre que els protocols basats en bus-com DeviceNet comparteixen amplada de banda a tots els nodes connectats, la qual cosa es converteix en un factor limitant en sistemes més grans. El tercer factor és l'entorn: els cables llargs o les zones amb soroll elèctric afavoreixen protocols amb una forta immunitat al soroll o suport de fibra òptica, com ControlNet, sobre Ethernet de coure estàndard o enllaços sèrie bàsics.
Barrejant protocols antics i nous
Molt pocs sistemes reals funcionen amb un únic protocol d'extrem a extrem. És comú tenir un backbone EtherNet/IP que connecti els controladors a la xarxa informàtica, amb DeviceNet o enllaços sèrie encara gestionant dispositius de camp més antics a nivell de màquina. Les passarel·les de conversió de protocols solen ser les que uneixen aquestes xarxes, però la mateixa passarel·la necessita el mateix escrutini que qualsevol altre dispositiu: confirmeu quina versió del protocol i el rang de microprogramari admet a cada costat, ja que una passarel·la que sembla gestionar ambdós protocols encara pot fallar en interpretar correctament certs tipus de missatges si el seu microprogramari està obsolet. Provar una passarel·la o un punt de transició en condicions de funcionament reals, en lloc de suposar que funcionarà perquè el full de dades enumera els dos protocols, val la pena el temps addicional abans d'un llançament complet.
L'elecció del protocol adequat resol la qüestió del disseny d'un sistema nou, però per a la majoria del treball de manteniment i actualització, la pregunta més difícil ve després: quan realment necessiteu substituir o afegir un mòdul específic, com us assegureu que es comuniqui correctament amb tot el que ja està instal·lat?
Compatibilitat del protocol de comunicació quan s'obtenen mòduls de substitució
Per què es passen per alt les especificacions del protocol
Quan els enginyers avaluen un mòdul de substitució o compatible, l'atenció es dirigeix, naturalment, a les coses que són fàcils de comparar: coincideix el número de peça, s'adapta el connector i el preu és raonable? Sovint s'assumeix la compatibilitat del protocol en lloc de comprovar-la, especialment quan un mòdul sembla físicament idèntic a l'original. A la pràctica, dos mòduls poden compartir el mateix connector i el mateix factor de forma mentre admeten diferents versions de protocol o rangs de microprogramari, i aquesta diferència no apareixerà fins que el dispositiu no s'instal·li i no es comuniqui de manera fiable o es comuniqui de manera intermitent d'una manera molt més difícil de diagnosticar que una fallada completa.
Què cal comprovar abans de comprar un mòdul de recanvi o compatible
Abans de fer la comanda, val la pena confirmar el següent amb el vostre sistema existent:
- Versió del protocol i rang de firmware.Confirmeu que el mòdul de substitució admet la mateixa versió de protocol i rang de revisió del microprogramari que el dispositiu que està substituint, no només el mateix nom de protocol.
- Velocitat de comunicació.Verifiqueu que la velocitat en baudios o la velocitat de dades admesa coincideix amb la que està configurada la resta de la vostra xarxa, ja que una discrepància aquí pot impedir una connexió fins i tot quan el protocol en si és correcte.
- Capacitat de nodes o adreces.Per a xarxes basades en bus-com DeviceNet o ControlNet, comproveu que la substitució admet prou adreces de nodes per a la mida de la vostra xarxa actual, sobretot si el sistema ha crescut des que es va instal·lar per primera vegada.
- Tipus d'interfície física.Confirmeu que el connector i l'estàndard de cablejat coincideixen exactament, ja que alguns mòduls que admeten el mateix protocol encara utilitzen connectors físics diferents segons la generació del model.
- Necessitat d'un mòdul de conversió.Si el reemplaçament no admet de manera nativa el protocol que utilitza el vostre sistema, determineu si es necessitarà una passarel·la o un mòdul de conversió addicional i tingueu-ho en compte tant en el cost com en el temps d'instal·lació.
Si no esteu segur de com es verifica una peça de recanvi específica amb aquests punts, el nostre equip tècnic us pot ajudar a confirmar les especificacions del protocol amb la vostra configuració existent abans de fer la comanda a través del nostrepàgina de consulta.
Què passa quan no es verifica la compatibilitat
Alguns patrons apareixen repetidament quan es perd la compatibilitat del protocol. Un mòdul de substitució amb una revisió de microprogramari inferior a la que requereix el dispositiu original pot produir interrupcions intermitents de la comunicació en lloc d'una fallada neta, cosa que fa que la fallada sigui més difícil de localitzar perquè sembla que la connexió funciona part del temps. Un mòdul que admet el protocol correcte però amb una velocitat de comunicació predeterminada diferent pot no establir una connexió fins que no es corregeix manualment la configuració de velocitat, cosa que és fàcil de passar per alt si el mòdul anterior es va negociar-automàticament. I a les xarxes d'autobusos amb una capacitat de nodes fixa, afegir un dispositiu de substitució sense comprovar l'espai d'adreces restants pot provocar conflictes amb els dispositius existents en lloc de simplement no connectar-se. Cap d'aquestes situacions no és difícil d'evitar, però es requereix molt més temps-per diagnosticar-les després de la instal·lació que per comprovar-les abans.
Si actualment esteu avaluant un mòdul de substitució o compatible per a un model concret d'Allen-Bradley, el nostre equip us pot ajudar a confirmar la compatibilitat del protocol amb el vostre sistema existent abans de comprometre's amb una comanda. Pots contactar amb nosaltres a través del nostrepàgina de contacteamb els detalls del model.
Consells comuns per a la resolució de problemes de comunicació
Tipus de falla habituals
La majoria dels problemes de comunicació d'Allen-Bradley es divideixen en unes quantes categories reconeixibles. Els temps d'espera es produeixen quan un dispositiu no respon dins de la finestra esperada, sovint apuntant a un dispositiu fallat, un cable trencat o una xarxa sobrecarregada. Els errors de suma de verificació o CRC indiquen corrupció de dades durant la transmissió, generalment causada per soroll elèctric o un cable danyat en lloc d'un problema de configuració. Els conflictes d'adreces es produeixen quan a dos dispositius de la mateixa xarxa se'ls assigna la mateixa adreça de node, cosa que també es pot produir després que un mòdul de reemplaçament-no coincideixi amb el protocol no es registri correctament. Val la pena tenir en compte: un desajust de la versió del firmware o del protocol en un dispositiu de substitució pot produir símptomes que semblen idèntics a un temps d'espera o una falla intermitent, que és una raó més per descartar problemes de compatibilitat abans que no pas a l'últim.
Passos bàsics de resolució de problemes
Abans d'un diagnòstic més profund, comenceu amb els fonaments: comproveu les connexions físiques i l'estat del cable, confirmeu que l'adreçament del dispositiu no hagi entrat en conflicte amb un altre node i verifiqueu que la configuració de la velocitat de comunicació coincideixi amb la xarxa. Les eines estàndard, com ara el RSLinx de Rockwell per navegar i provar la comunicació, o un analitzador de xarxa general per al trànsit basat en Ethernet-, poden ajudar a reduir el lloc on es troba el problema de la xarxa. Si aquestes comprovacions bàsiques no resolen el problema, el següent pas sol implicar confirmar el model del dispositiu i els detalls del microprogramari amb la documentació del fabricant per a aquesta peça específica.
Preguntes freqüents
Quin és el protocol de comunicació més utilitzat actualment als PLC Allen-Bradley?
Es poden utilitzar EtherNet/IP i DeviceNet al mateix sistema?
Quin protocol de comunicació utilitza ControlLogix per defecte?
Com sé quin protocol admet el meu PLC Allen-Bradley actual?
Què he de comprovar abans de comprar un mòdul PLC de recanvi o compatible?
Els mòduls compatibles o de tercers-es poden comunicar de manera fiable amb el maquinari Allen-Bradley original?
Pensaments finals
Cap dels protocols tractats aquí és especialment complicat per si sol. EtherNet/IP, DeviceNet, ControlNet i els estàndards DH+ i sèrie més antics solucionen cadascun un problema bastant específic i, un cop sabeu per a què està dissenyat, triar entre ells per a un nou sistema sol ser senzill. Quan les coses realment van malament és més endavant, quan cal substituir un mòdul específic i s'assumeixen els detalls del protocol en lloc de comprovar-ho.
Si el vostre sistema fa servir el maquinari Mitsubishi juntament amb l'equip Allen-Bradley, el nostre desglossament anterior deProtocols de comunicació Mitsubishi PLCcobreix CC-Link, el protocol MC i Modbus en el mateix format pràctic.
Si actualment esteu comprant un mòdul de recanvi o compatible i voleu confirmar que es comunicarà correctament amb la vostra configuració existent, el nostre equip pot comprovar els detalls del protocol i del microprogramari amb el vostre model específic abans de fer la comanda. Podeu enviar-nos les dades a través del nostrepàgina de contacte.
