پروتکل های ارتباطی S7 – 1200 زیمنس، تجربه ارتباط نامحدود!

برقراری ارتباط و تبادل داده بین تجهیزات مختلف، از جمله الزامات اجرای اتوماسیون و کنترل فرآیندها است. برای اطمینان از تبادل داده صحیح و به موقع، از پروتکل های استاندارد استفاده می شود. پروتکل های ارتباطی S7 – 1200 زیمنس امکان تبادل داده بین پی ال سی و سایر تجهیزات اتوماسیون صنعتی را فراهم می کند.

پی ال سی 1200 از پروتکل های ارتباطی متنوعی پشتیبانی می کند. دستگاه های مختلف مورد استفاده در اتوماسیون صنعتی از پروتکل های متفاوتی پشتیبانی می کنند. ارتباط بین دو دستگاه در گرو پشتیبانی از حداقل یک پروتکل ارتباطی یکسان است.

برخی از پروتکل های ارتباطی S7 – 1200 زیمنس به صورت پیش فرض پشتیبانی می شوند. اما برای ارتباط با برخی دیگر از پروتکل ها، نیاز به استفاده از ماژول های ارتباطی S7 – 1200 داریم. با بررسی قابلیت های ارتباطی S7 – 1200 همراه من باشید.

مقدمه ای بر پی ال سی S7-1200 زیمنس

در سال ۲۰۰۹، شرکت زیمنس نسل جدید PLCهای خانواده‌ی سیماتیک S7 را عرضه کرد. سری S7-1200 با وجود ساختار فشرده و ساده، با شبکه‎‌های صنعتی مختلف سازگار است. این خانواده جایگزین سری قدیمی S7-200  شده است. پی ال سی 1200 برای استفاده در کاربردهای کوچک تا متوسط صنعتی عرضه شده است.

طراحی ماژولار، قدرت پردازش بالا و تنوع عملیات قابل انجام از جمله مشخصات پی ال سی 1200 است که آن را به انتخابی ایده آل برای کاربردهای مختلف تبدیل کرده است. طراحی ماژولار این پی ال سی به شما امکان می دهد کنترل کننده را متناسب با نیازهای پروژه انتخاب کنید. انواع مختلفی از ماژول 1200 جهت توسعه قابلیت ها عرضه شده است.

از سوی دیگر گستردگی قابلیت های S7 – 1200 خیال شما را از انتخاب یک کنترل کننده توانمند راحت می کند. پی ال سی ها برای کنترل دقیق عملکرد بخش های مختلف نیاز به تبادل داده با آن ها دارند. این تبادل داده از سه طریق امکانپذیر است:

• پروتکل های ارتباطی S7 – 1200
• ورودی و خروجی های دیجیتال 1200
• ورودی ها و خروجی های آنالوگ S7 – 1200

روش های مختلف تبادل داده و تنوع پروتکل های ارتباطی، دست شما را برای پیاده سازی شبکه ارتباطی پایدار و مطمئن باز می گذارد. ارتباط پایدار از جمله نیازهای ضروری یک اتوماسیون مطمئن است.

پروتکل چیست؟

پروتکل ارتباطی، مجموعه‌ای از قوانین است ارتباط امن و پایدار بین دو یا چند دستگاه را امکانپذیر می‌کند. به بیان دیگر، پروتكل چگونگی کدینگ اطلاعات و نحوه‌ی ارسال و دریافت آن ها را مشخص می‌نماید. در يك سيستم مدرن اتوماسيون صنعتي، ارتباط داده‎‌ها میان دستگاه‌های مختلف بسیار حائز اهمیت است.

تلاش های زیادی برای ایجاد استاندارد‌های ارتباطی بین‌المللی صورت گرفته است. حاصل این تلاش ها معرفی پروتكل های مختلف جهت سازگاري سيستم هاي مختلف است. پروتکل های ارتباطی S7 – 1200 زیمنس شامل چند پروتکل استاندارد است که امکان برقراری ارتباط با سایر تجهیزات و دستگاه ها را فراهم می کند.

پشتیبانی از پروتکل های ارتباطی، امکان اتصال تجهیزات به شبکه را فراهم می کند. مهمترین قابلیت شبكه،‌ اتصال دستگاه‌های مختلف به يـك مسـير ارتبـاطی و کاهش سـيم‌كشـي است.

پروتکل های ارتباطی S7 – 1200 زیمنس

در بخش های قبل اشاره کردیم که استفاده از پروتکل های ارتباطی در محیط های صنعتی ضروری است. پروتکل ها انواع مختلفی دارند. بسته به نیازهای پروژه و قابلیت های ارتباطی تجهیزات مورد استفاده، پروتکل های مختلفی قابل استفاده هستند. به عنوان مثال درایو V20 زیمنس از پروتکل های مدباس و USS پشتیبانی می کند.

اما درایو G120 زیمنس قابلیت های ارتباطی بیشتری دارد. این درایو از پروتکل های پیشرفته پروفی نت و پروفی باس پشتیبانی می کند. پی ال سی ها نیز از پروتکل های ارتباطی مختلفی پشتیبانی می کنند. به عنوان مثال پروتکل های ارتباطی لوگو 8 زیمنس به نسبت خانواده 1200 محدودتر است.

اما پی ال سی S7 – 1200 از چه پروتکل هایی پشتیبانی می کند؟ با من همراه باشید تا در ادامه به این سوال پاسخ دهیم.

پروتکل اترنت (Ethernet)

اترنت (Ethernet) يك پروتکل استاندارد و پرکاربرد است که برای ارتباط تجهیزات مختلف با اینترنت به کار می رود. گسترش اينترنـت در سراسـر جهان، اترنت را بـه يـك اسـتاندارد عمومي و پرکاربرد تبديل كرده است. اترنت يك استاندارد لايه فيزيكي براي انتقـال اطلاعـات است.

کنترل کننده صنعتی S7-1200 با پشتیبانی از پروتکل اترنت، قابلیت اتصال به اینترنت را دارد. در سایه پشتیبانی از این پروتکل می توان 1200 را به اینترنت متصل کرد و از راه دور به آن دسترسی داشت.

پروتکل مودباس  (Modbus)

یکی دیگر از پروتکل های ارتباطی S7 – 1200 زیمنس، شبکه مدباس است. این شبکه ارتباطی توسط شخصی به نام Modicon در سال 1979 میلادی طراحی شد. مودباس یکی از محبوب‌ترين پروتكل‌های انتقال اطلاعات از طریق خطوط سریال است. تجهیزات مودباس‌ به کمک Gateway با سایر شبکه ها ارتباط برقرار می کنند.

گیت وی وسيله‌اي است كه شبكه های غيرمشابه را بهم وصل مي‌كند. مودباس مي تواند بيشتر از ۲۵۰ دستگاه را روي يك خط ارتباطي مدیریت می کند. دسترسی به شبکه مود باس برای عموم آزاد است. مد باس از جمله پروتکل های ارتباطی S7 – 1200 زیمنس است که کاربرد گسترده ای دارد.

مدباس از معماری سرویس گیرنده – سرور پیروی می کند. در این معماری سرویس گیرنده یک درخواست را آغاز می کند و سرور با داده های درخواستی پاسخ می دهد. سرور می تواند یک دستگاه اصلی، مانند یک سیستم کنترل نظارتی و جمع آوری داده (SCADA) باشد، در حالی که کلاینت دستگاهی مانند یک حسگر یا عملگر است. در این شبکهPLC  به عنوان Master و سایر دستگاه‌ها به عنوان Slave فعالیت می کنند.

مزایای مدباس سبب استفاده گسترده از آن شده است. از جمله مهمترین مزایای این پروتکل می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• سادگی و تطبیق پذیری
• پشتیبانی گسترده
• قیمت مناسب

پروتکل های ارتباطی S7 – 1200 زیمنس، پروفی‌ باس ( Profibus)

پروفی‌ باس یک از پروتکل امن و پایدار برای انتقال داده‌ها است. این پروتکل استاندارد کاربرد گسترده ای در اتوماسیون صنعتی دارد و در فرآیندهای آنالوگ و دیجیتال به کار گرفته می‌شود. ساختار شبکه پروفی‌ باس منطبق با استاندارد ارتباط سریال RS-485 است. در حال حاضر تعداد زیادی از PLC های زیمنس، برخی از نمونه های درایو زیمنس، HMI زیمنس، سنسورها، ترانسدیوسر، ترانسمیتر، و … توانایی اتصال به شبکه پروفی‌ باس را دارند.

پروفی‌ باس یک پروتکل ارتباطی پایدار، کم هزینه و انعطاف‌پذیر است. از این پروتکل معمولا در كنترل فرآيند و سيستم هاي بزرگ، دستگاه‌هاي خودكار و زير شبكه ها استفاده می شود. پروفی‌ باس مي‌تواند حجم زيادي از اطلاعات را با سـرعت‌ بـالا جا‌به‌جا کند. برای استفاده از این قابلیت نیاز به نصب ماژول ارتباط پروفی باس S7-1200 است.

پروفی‌ باس یک روش های ارتباط سریال است و تنها از دو رشته سیم برای تبادل سیگنال‌های بین تجهیزات کنترلی استفاده می‌کند.

اطلاعات بیشتر را در مقاله “آشنایی با پروفی باس” بخوانید.

پروفی‌نت

یکی دیگر از پروتکل های ارتباطی S7 – 1200 زیمنس، پروفی نت است. پروتکل پروفی‌ نت (PROFINET) برپایه‌ی پروتکل استاندارد اترنت بنا شده است. شبکه پروفی‌ نت ارتباط ربات‌ها، محرک‌ها، سنسورها، تگ‌های RFID و سایر IOها را برقرار می کند. شرکت زیمنس پروتکل پروفی‌ نت را جایگزین پروتکل پروفی‌ باس کرده است. علاوه بر سری 1200، پی ال سی S7 – 1500 زیمنس نیز از این پروتکل پشتیبانی می کند.

پروفی‌ نت همانند پروفی‌ باس، در هزینه‌های سیم‌کشی صرفه جویی و استفاده از مکانیزم‌های توزیع‌شده  IO را امکانپذیر می کند. طراحی شبکه با استفاده از پروفی‌ نت، انعطاف‌پذیری بیشتری را برای کاربران ایجاد می‌کند.

مقایسه پروفی‌ نت، پروفی‌ باس و مودباس

با وجود اینکه هر سه پروتکل از جمله پروتکل های ارتباطی S7 – 1200 زیمنس هستند، اما تفاوت های زیادی با هم دارند. پروفی‌ نت یک پروتکل اترنت صنعتی است؛ در حالی که پروفی‌ باس یک فیلد باس سریال کلاسیک است. پروفی‌ نت پهنای باند بیشتری نسبت به پروفی باس دارد. نتیجه پهنای باند بیشتر، افزایش سرعت و حجم انتقال داده است.

مودباس و پروفی‌ باس دو پروتکل ارتباطی متفاوت هستند. مودباس می‌تواند بر روی اترنت کار کند در حالی که پروفی‌ باس این قابلیت را ندارد. شبکه‌های پروفی‌ باس مبتنی بر RS-485 توانایی انتقال اطلاعات تا سرعت ۱۲ مگابیت در ثانیه را دارند.

تبادل داده در پروتکل های پروفی‌ باس و پروفی‌ نت متفاوت است. پروفی‌ باس از پیکره بندی Master و Slave بهره می‌برد، درحالی‌که پروفی‌ نت بر مبنای یک مدل ارائه‌دهنده – مصرف‌کنند عمل می‌کند. در پیکره بندی Master و Slave، دستگاه Master کنترل یک‌ طرفه‌ای بر کلیه‌ی دستگاه‌های Slave دارد. Master در این پیکره بندی همیشه کنترل‌کننده است و دستگاه‌های I/O همیشه Slave هستند.

در حالی که مدل ارائه‌دهنده – مصرف‌کننده انعطاف‌پذیرتر است. نقش مصرف‌کننده و ارائه‌دهنده بین کنترل‌کننده‌ها و دستگاه‌های I/O قابل تغییر است.

کلام آخر

پی ال سی S7-1200 زیمنس نسبت به مدل قدیمی S7-200 قابلیت‌های بیشتری دارد. از جمله این قابلیت ها می توان به تنوع پروتکل های ارتباطی S7 – 1200 زیمنس اشاره کرد. پروتکل‌های ارتباطی، پروفی‌ نت و پروفی‌ باس از پروتکل‌های پیشرفته مورد استفاده در صنایع مختلف هستند.

پی ال سی 1200 از پروتکل های پروفی نت و پروفی باس پشتیبانی می کند. علاوه بر این پروتکل های مودباس و اترنت نیز توسط این کنترل کننده صنعتی پشتیبانی می شوند. لازم به ذکر است پشتیبانی از برخی پروتکل ها مانند پروفی نت، مستلزم استفاده از ماژول توسعه است. انواع پردازنده 1200 و ماژول های توسعه آن را با ضمانت اصالت کالا و خدمات پس از فروش از زیمنس کالا بخرید.