في مجال الأتمتة الصناعية، تُعدّ بروتوكولات اتصال وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) أساسية لتمكين وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLCs) من تبادل البيانات مع المستشعرات، وواجهات الإنسان والآلة (HMIs)، وأنظمة SCADA، وغيرها من الأجهزة الشبكية. تعمل هذه البروتوكولات كلغات رقمية موحدة تضمن تفاعل الأجهزة بشكل موثوق، بغض النظر عن الشركة المصنعة أو البيئة.
سواء كنت تقوم بإعداد نظام جديد أو ترقية البنية الأساسية القديمة، فإن فهم أنواع بروتوكولات الاتصال في أنظمة PLC هو أمر أساسي لتحقيق أقصى قدر من الأداء وقابلية التوسع والتكامل.
ما هي بروتوكولات الاتصال PLC؟
تُحدد بروتوكولات اتصال PLC قواعد نقل البيانات بين الأجهزة. وهي تُحدد:
- الاتصالات المادية (RS-485، إيثرنت، وما إلى ذلك)
- تنسيقات البيانات (ثنائي، ASCII)
- سرعة الإرسال (معدل البود)
- معالجة الأخطاء (فحوصات التكافؤ، CRC)
بدون بروتوكولات مناسبة، قد تتصل الأجهزة فعليًا ولكن لا تتواصل منطقيًا، تمامًا كما يحدث عند التحدث بلغات مختلفة. من بروتوكولات البيانات الشائعة الاستخدام في أنظمة التحكم المنطقي القابلة للبرمجة Modbus وEtherNet/IP وProfinet وCANopen.
أفضل بروتوكولات PLC وتطبيقاتها الصناعية
| بروتوكول | سرعة | الطوبولوجيا | حالات الاستخدام الرئيسية |
| مودبوس RTU | 9.6 كيلوبت في الثانية - 1 ميجابت في الثانية | RS-485 (الناقل التسلسلي) | الأنظمة القديمة، أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، والمرافق |
| مودبوس TCP | 100 ميجابت في الثانية | إيثرنت (نجمة) | تكامل SCADA الحديث |
| بروفينيت | 100 ميجابت في الثانية - 1 جيجابت في الثانية | نجمة/حلقة | السيارات، وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة من سيمنز |
| بروفيبوس دي بي | 12 ميجابت في الثانية | حافلة | أتمتة المصانع (سيمنز) |
| إيثرنت/آي بي | 1 جيجابت في الثانية | نجم | التحكم في الوقت الحقيقي (روكويل) |
| إيثركات | 100 ميجابت في الثانية | حلقة / سلسلة ديزي | الروبوتات والتحكم في الحركة |
- مودبوسبروتوكول HTTP الصناعي - بسيط، مفتوح المصدر، ولكنه يفتقر إلى الأمان. مثالي للمشاريع الحساسة للتكلفة.
- بروفينيت:يجمع البيانات في الوقت الفعلي (للمحركات) وبروتوكول TCP/IP القياسي (للتشخيصات) على كابل واحد.
- كانوبن:تهيمن على صناعة السيارات والآلات بسبب قدرتها على تحمل الأخطاء (على سبيل المثال، الحافلات ذاتية الإنهاء).
اختيار البروتوكول المناسب
يعتمد اختيار بروتوكول اتصال PLC الصحيح على العديد من العوامل الفنية والعملية:
- سرعة: EtherCAT (زمن انتقال ميكروثانية) مقابل Modbus RTU (زمن انتقال مللي ثانية). اختر EtherCAT أو Profinet للتحكم في الحركة عالية السرعة؛ Modbus RTU أبطأ ولكنه مناسب للمهام البسيطة.
- مسافة:يمكن أن تمتد البروتوكولات القائمة على RS-485 إلى أكثر من 1 كم؛ يقتصر نطاق Ethernet على 100 متر بدون مفاتيح.
- التوافق:غالبًا ما تدعم الأجهزة القديمة Modbus/Profibus فقط.
- الطوبولوجيا وقابلية التوسع: تعتبر شبكات النجمة (EtherNet/IP) أسهل في الإدارة؛ وتوفر شبكات الحلقة (EtherCAT) التكرار.
الاستعداد للمستقبل باستخدام معايير وبروتوكولات PLC المتقدمة
يتحول المشهد الصناعي نحو أنظمة أكثر ذكاءً وترابطًا. معايير وبروتوكولات PLC يشمل:
- OPC UA عبر TSN - يجمع بين الشبكات الحتمية والهندسة المعمارية الصديقة لتكنولوجيا المعلومات.
- بروتوكولات PLC اللاسلكية (على سبيل المثال، 5G) - تمكين الروبوتات المتنقلة والوصول عن بعد إلى واجهة آلة الإنسان مع التحكم في زمن الوصول المنخفض.
- محولات البروتوكول - مفيد لدمج وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة القديمة مع منصات SCADA أو IIoT الحديثة.
إذا كنت بحاجة إلى ربط الأنظمة غير المتوافقة، فيمكن لمحول بروتوكول PLC تبسيط التكامل دون استبدال أجهزة PLC الموجودة لديك.
الأسئلة الشائعة
ما هو بروتوكول الاتصال PLC؟
بروتوكول اتصالات PLC هو مجموعة من القواعد الموحدة التي تحكم كيفية تبادل PLC للبيانات مع الأجهزة الخارجية عبر الشبكة.
ما هي أنواع بروتوكولات الاتصال في PLC؟
تشمل الأنواع بروتوكولات تسلسلية مثل Modbus RTU، وبروتوكولات تعتمد على Ethernet مثل Modbus TCP وEtherNet/IP وProfinet. لكل منها حالات استخدام فريدة واعتبارات توافق فريدة.
ما هو بروتوكول الاتصال المستخدم بين PLC و SCADA؟
تُستخدم بروتوكولات مثل Modbus TCP وEtherNet/IP وOPC UA بشكل شائع للاتصالات بين أنظمة PLC وSCADA.
هل هناك بروتوكول محدد لـ PLCs Delta؟
نعم، غالبًا ما تتضمن بروتوكولات اتصالات Delta PLC بروتوكولات Modbus RTU أو بروتوكولات خاصة تعتمد على ASCII لتبادل البيانات الأساسية.
خاتمة
يُعد فهم الاختلافات بين بروتوكولات الاتصال لأنظمة PLC أمرًا بالغ الأهمية لتصميم شبكات أتمتة فعّالة وقابلة للتطوير. بدءًا من وحدات Modbus RTU التقليدية وصولًا إلى وحدات OPC UA المتقدمة، يؤثر اختيارك على كل شيء بدءًا من سرعة البيانات ووصولًا إلى موثوقية النظام.
