اجزای سیستم ها در اتوماسیون صنعتی به منظور کنترل و مانیتوریگ با یکدیگر تبادل داده دارند. پروتکل های ارتباطی تعریف استانداردی از سخت افزار و نرم افزار حاکم بر نحوه انتقال داده و ایجاد این ارتباط ارائه می دهند.
لوگو 8 زیمنس به عنوان یک Mini PLC بسیار پرکاربرد از طیف گسترده ای از پروتکل های ارتباطی پشتیبانی می کند. جدیدترین پروتکل های ارتباطی لوگو 8 شامل روش هایی است که با استفاده از آن می توان سیستم ها را از راه دور و به صورت ریموت نیز کنترل و مانیتور کرد.
در این مقاله ضمن معرفی مختصر کنترل کننده LOGO 8 ، پروتکل های ارتباطی لوگو 8 زیمنس را مورد بررسی قرار خواهیم داد.
لوگو 8 زیمنس
لوگو 8 زیمنس یک کنترل کننده منطقی جمع و جور با قابلیت توسعه است. مهم ترین ویژگی این Mini PLC طراحی ماژولار آن است. ماژول های لوگو 8 در 4 گروه دسته بندی می شوند:
- ماژول های پردازنده
- ماژول های تغذیه
- ماژول های ورودی و خروجی
- ماژول های ارتباطی
ماژول پردازنده به عنوان ماژول اصلی در نظر گرفته می شود و سایر ماژول ها بر اساس نیاز پروژه به آن افزوده می شود. ماژول های پردازنده در دو نوع Basic و pure طبقه بندی می شود. مدل های Basic یک نمایشگر و صفحه کلید بر روی خود دارند و نیازی به HMI (رابط انسان و ماشین ) به صورت مجزا ندارند.
بر روی ماژول پردازنده امکانات و قابلیت های اولیه در نظر گرفته شده است. به طور مثال 8 ورودی و 4 خروجی بر روی پردازنده قرار گرفته است. اما لوگو 8 قادر است 20 ورودی و 20 خروجی دیجیتال و همچنین 8 ورودی و 8 خروجی آنالوگ را به صورت همزمان کنترل و مدیریت کند. لذا با توجه به نیاز پروژه و با استفاده از ماژول های ورودی و خروجی این تعداد را توسعه می دهیم.
پروتکل های ارتباطی لوگو 8 زیمنس نیز به همین صورت است. پروتکل هایی بر روی پردازنده در نظر گرفته شده است اما برای توسعه این پروتکل ها نیاز داریم از ماژول های ارتباطی استفاده کنیم. موضوع مورد بحث ما در این مقاله پروتکل هایی ارتباطی است که لوگو 8 زیمنس از آن ها پشتیبانی می کند.
پروتکل ارتباطی چیست؟
پروتکل ارتباطی مجموعه ای از قوانین است که تعریف و پیاده سازی می شود تا ارتباطات در قالب استاندارد مشخصی برقرار شود. پروتکل های ارتباطی مختلف شبیه به زبان های مختلف قواعد و قانون های مختص به خود را دارد. می توان بینهایت پروتکل تعریف کرد اما به منظور برقراری ارتباط مشترک بین تجهیزات مختلف باید پروتکل استاندارد و قابل فهمی را مورد استفاده قرار داد. زبان مشترکی که برای هر دو طرف ارتباط تعریف شده باشد.
وقتی می گوییم لوگو 8 زیمنس از چندین پروتکل ارتباطی پشتیبانی می کند، شبیه به این است که مثلا یک شخص چند زبانه داریم و این شخص از طریق زبان های مختلف می تواند با مخاطبین خود ارتباط برقرار کند. انواع پروتکل های ارتباطی لوگو 8 زیمنس بر روی ماژول اصلی در دسترس نیست. اما مهم این است که پردازنده امکان پردازش آن را دارد و با داشتن کارت توسعه ارتباطی آن به پروتکل دسترسی خواهد داشت.
هر یک از پروتکل های ارتباطی به منظور خاصی طراحی و پیاده سازی شده است. ممکن است یک پروتکل امنیت بالاتری را تامین کند و دیگری سرعت بهتری داشته باشد و آن دیگری دقت بیشتری.انتخاب نوع پروتکل به ملاحظات پروژه وابسته است.
انواع پروتکل های ارتباطی لوگو 8 زیمنس
پروتکل های ارتباطی ضمن انتقال داده ها، ویژگی هایی به منظور حفاظت از داده ها به آن می افزایند. بطوریکه داده ها پیش از انتقال عموما رمزنگاری می شوند و بیت های کنترلی به آن ها افزوده می شود. در نتیجه لزوم استفاده از پروتکل های ارتباطی لوگو 8 ، تبادل داده به صورت امن و دقیق بین تجهیزات مختلف صنعتی است.
داده های سنسورها باید به صورت دقیق و درست منتقل شوند. سنسور فشاری را در نظر بگیرید که با بالا رفتن فشار محرک دریچه ای را فعال می کند. اگر فشار خوانده شده از سنسور به درستی منتقل نشود تجهیزات دچار خسارت می شود.
با توجه به همه این توضیحات در ادامه مهمترین پروتکل های ارتباطی لوگو 8 زیمنس را بررسی خواهیم کرد.:
پروتکل KNX
بیشترین کاربرد لوگو 8 زیمنس در هوشمندسازی خانه ها یا صنعت BMS است. پروتکل اپن سورس KNX اغلب در پروژه های BMSمورد استفاده قرار می گیرد. پروتکل KNXامکان تبادل داده با اغلب دوربین های مدار بسته، سیستم های امنیتی، سیستم های اعلان حریق و سایر مانیتورینگ های محیطی را دارد. همچنین KNX امکان ارتباط با سیستم های روشنایی و لوازم برقی مختلف را فراهم می کند. برای اتصال لوگو 8 به پروتکل KNXلازم است ماژول ارتباطی CMK2000 به ماژول پردازنده اضافه شود
لوگو 8 را می توان به عنوان کنترل کننده مرکزی مورد استفاده قرار داد. در این حالت تجهیزات هوشمند مبتنی بر پروتکل KNX به لوگو 8 متصل می شوند. ارتباط بین ماژول CMK2000 با لوگو 8 از طریق اترنت و توسط پورت RJ45 برقرار می شود. لوگو 8 امکان اتصال بیش از50 نود و یا تجهیز را توسط شبکه KNX دارد. هر نود توسط لوگو 8 زمان بندی می شود و تاریخ و زمان آن مشخص می گردد. بدین ترتیب با استفاده از کارت توسعه CMK2000 24 تعداد ورودی دیجیتال، 20 خروجی دیجیتال و 8 ورودی آنالوگ قابل پیکر بندی است.
پروتکل SNMP
Simple Network Management Protocol و یا SNMP یکی دیگر از انواع پروتکل های ارتباطی لوگو 8 زیمنس است. این پروتکل به منظور ساده سازی ارتباطات شبکه طراحی شده است و به عنوان پروتکل “مدیریت آسان” شبکه شناخته می شود. لوگو 8 زیمنس به منظور فراهم آوردن بستری ساده برای برقرای ارتباط با سایر اجزای شبکه از این پروتکل پشتیبانی می کند.
به صورت تخصصی تر می توان گفت پروتکل SNMP یکی از زیرمجموعههای پروتکل TCP/IP است. هر شبکه SNMP اجزای مشخصی دارد که عبارتند از:
- SNMP Manager یا مدیر شبکه
- Managed Devices تجهیزات تحت کنترل
- SNMP Agent یا عامل
- Management Information Base یا پایگاه داده اطلاعات مدیریتی
در شرایطی که لوگو 8 از این پروتکل بهره می برد، نقش مدیر شبکه بر عهده واحد پردازنده یا همان LOGO 8 زیمنس است.
پروتکل SNMP در حین فراهم آوردن بستر ساده و آسان برای ارتباط اجزا، توجه ویژه ای به بحث امنیت داشته است. SNMP نگاه ویژه ای به بحث تامین امنیت شبکه دارد. به عنوان مثال SNMPv3 دستورالعمل های احراز هویت و رمزگذاری را برای محافظت از محرمانه بودن و یکپارچگی پیام ها معرفی می کند.
در این پروتکل، مکانیسمهای احراز هویت مانند MD5 و SHA برای تأیید هویت طرفهای در ارتباط استفاده میشوند. از سوی دیگر الگوریتمهای رمزگذاری مانند DES و AES حفظ حریم خصوصی را در حین انتقال داده تضمین میکنند.
پروتکل OPC UA
از جمله پروتکل های ارتباطی لوگو 8 زیمنس که امکان ارتباط آن با سایر بخش های اتوماسیون را فراهم می کند می توان OPCUA را نام برد. پروتکلOPCUA مخفف Open Platform Communications Unified Architecture است. به این معنا که OPCUA صرف نظر از فناوری و یا پلت فرم، زیربنای تبادل داده بین سیستم ها و دستگاه های مختلف را فراهم می آورد. این پروتکل ارتباط ایمن بین تجهیزات را تامین می کند و یک استاندارد باز و مستقل را که در آن امکان ادغام ماشین ها، فرآیند ها و سیستم های مختلف در یک محیط جدید و یکپارچه ارتباطی وجود دارد را در اختیار می گذارد. اغلب سیستم های صنعتی که به کنترل فرآیند و اتوماسیون صنعتی نیاز دارند از این پروتکل در کنار لوگو 8 بهره می برند. یکی از مهم ترین کاربرد های OPC UA در اینترنت اشیا یاIOT است.
انواع داده های فرآیند، هشدارها و رویداد ها، داده های تاریخ دار و یا داده هایی که دارای اطلاعات پیکر بندی هستند بر روی این بستر قرار می گیرند. برای حفاظت از این داده ها انواع روش های احراز هویت و رمزگذاری بر روی داده ها پیاده سازی می شود.
پروتکل Modbus RTU
پروتکل Modbus RTU قابلیت استفاده در اغلب سیستمهای مدیریت ساختمان و اتوماسیون صنعتی را دارد. هزینه های سیم کشی در این شبکه بسیار پایین است و این یکی از دلایل محبوبیت پروتکل Modbus RTU نسبت به سایر پروتکل های ارتباطی لوگو 8 زیمنس است. به منظور برقراری ارتباط لوگو8 در بستر Modbus نیاز به ماژول LOGO! CIM (Communication Interface Module) داریم.
پروتکل Modbus RTU از معماری کلاینت و سرور بهره می برد و کاربری آسانی دارد. بدین معنا که در سیستم هایی که از پروتکل مدباس بهره می برند حداقل یک تجهیز به عنوان کلاینت و یک تجهیز به عنوان سرور ضروری است. در این شرایط سرور که به عنوان کنترل کننده سایر اجزای شبکه نقش ایفا می کند می تواند ماژول پردازنده لوگو 8 باشد. از این پروتکل پرکاربرد می توانید جهت ارتباط لوگو 8 با درایو V20 یا پی ال سی 1200 زیمنس نیز بهره ببرید.
پروتکل اترنت
در بین انواع پروتکل های ارتباطی لوگو 8 زیمنس اترنت جذابیت منحصر به فردی دارد. زیرا در هر لحظه و هر کجا که باشید می توانید با سیستم اتوماسیون خود در ارتباط باشید. در نسخه های جدیدتر لوگو 8 قابلیت ارتباط از طریق پروتکل اترنت به صورت پیشفرض و با یک پورت ارتباطی در نظر گرفته شده است. در این شبکه هر تجهیز به واسطه یک IP مشخص شناسایی می شود و امکان ارتباط با نصب اپلیکیشن لوگو 8 و اتصال آن به plc به صورت بی سیم فراهم می شود. با استفاده از پروتکل ارتباطی اترنت امکان کنترل، نظارت و تغییر برنامه های PLC به صورت بلادرنگ فراهم می شود.
علاوه بر پورت اترنتی که به صورت پیش فرض بر روی پردازنده لوگو 8 تعبیه شده است اگر نیاز به تعداد پورت اترنت بیشتری باشد می توانید از ماژول CMS لوگو 8 استفاده نمایید.