De verschillende industriële interfaces protocollen op een rijtje!

Het verschil tussen interfaces en protocollen

Interfaces

Protocollen

In een industrieel systeem zijn verschillende apparaten en besturingen met elkaar verbonden. Het geheel aan deze verbindingen zorgen ervoor dat ieder apparaat de benodigde processen naar behoren kan uitvoeren. Hieronder wordt verstaan: een goede communicatie door een goede verbinding tussen alle apparaten die verdeeld zijn over verschillende systemen. Wat betreft de communicatie; deze wordt geregeld door de besturing (meestal een PLC) waar alle systemen samenkomen.

Deze systemen communiceren verschillende gegevens met elkaar. Denk bijvoorbeeld aan de gegevens over de temperatuur die een temperatuursensor levert aan andere apparaten in hetzelfde subsysteem zoals een industrieel verwarmingssysteem. Bij een te lage temperatuur ‘weet’ de verwarming door de communicatie met de sensor dat het de temperatuur moet verhogen om de verwerking van bijvoorbeeld chocolade optimaal te houden.

Deze cruciale communicatie verloopt over een zogeheten interface. Dit is een verbinding tussen netwerken waarover de controle en besturing van alle aangesloten systemen wordt gecommuniceerd. Hier wordt alle data tussen verschillende apparaten maar ook tussen besturing en apparaten over uitgewisseld. Het interface is dus kort gezegd de aansluiting waardoor verschillende systemen met elkaar kunnen communiceren.

Het verzenden en ontvangen van data is nog niet voldoende voor foutloze en naadloze besturing en communicatie binnen een systeem. De communicatie tussen alle apparaten en besturingen moet onderling begrijpbaar zijn voor alle onderdelen in het systeem. Zo zijn er verschillende talen waarin alle industriële apparaten kunnen communiceren met elkaar. Wanneer besturingen en apparaten dezelfde taal spreken kan de communicatie succesvol zijn. Deze talen worden ook wel protocollen genoemd. Het protocol beschrijft dus HOE de communicatie tussen de verschillende apparaten moet verlopen. In protocollen zijn namelijk verschillende regels en opdrachten verwerkt.

De industriële interfaces

Industriële Ethernet

RS232

Ethernet is een industrieel interface en tevens netwerkstandaard waarvoor meerdere (vooraanstaande) protocollen zijn ontwikkeld zoals Ethernet/IP en EtherCAT. Deze worden later toegelicht.

Logo van industrial ethernet

Ethernet maakt het mogelijk om industriële devices en de processen ervan realtime te monitoren en besturen zoals nodig is in de automatisering. Een groot voordeel dat Ethernet met zich meebrengt is de hoge datasnelheid van maar liefst 1 Gbit/s! Daarnaast biedt het de mogelijkheid om in plaats van een master-slave structuur te kiezen voor een peer-to-peer netwerkarchitectuur.

Met deze voordelen komen ook een aantal punten van aandacht kijken bij de keuze voor Ethernet. Zo is de minimum omvang voor het framewerk op een Ethernet gebaseerde netwerk 64 bytes, terwijl de meeste industriële toepassingen tussen 1 en 8 bytes liggen. Dit kan zorgen voor een minder efficiënte dataoverdracht.

Bekijk hier onze RS232-naar-Ethernet converter.

Net zoals Ethernet is ook RS232 een netwerkstandaard voor dataoverdracht en -uitwisseling. RS232 wordt ook wel een seriële poort genoemd. Het is een van de eerdere netwerkstandaarden.

De voorkeur voor RS232 zit onder andere in het feit dat legacy apparaten probleemloos worden ondersteund. Een andere zeer gunstige eigenschap is dat het een goedkopere optie is voor het aanleggen van een communicatienetwerk. Daarnaast zijn er vele convertors beschikbaar om een bestaand RS232 netwerk om te zetten tot andere standaarden zoals RS485, Ethernet, etc.

Door het langere bestaan heeft het een relatief langzamere overdracht van data, een kortere maximum kabellengte (max. +/- 15 meter) en een grote connector. Tot slot is het geschikt voor connectie tussen systemen maar geen connecties van chip tot chip.

RS422

RS485

De RS422 is de opvolger van de RS232 en heeft een aantal nodige verbeteringen gekregen. Het beschikt daarmee over hogere datasnelheden (10 Mbps). Daarnaast is het minder vatbaar voor ruis (interferentie). Ook is het maximum voor de kabellengte uitgebreid ten opzicht van de voorganger, namelijk: +/- 1220 meter (4000 ft). Wel moet gesteld worden dat de maximum snelheid voor dataoverdracht op deze afstand afneemt tot 100 kbps. RS422 is het een eenrichtings-interface (unidirectioneel).

Bekijk hier onze converter voor RS422-interfaces.

Na de RS422 is de RS485 verschenen. De pijnpunten zijn verder verholpen in deze nieuwere versie. De maximale datasnelheid is hetzelfde gebleven op 10 Mbps, echter is een multipoint-verbinding mogelijk gemaakt. Dit zorgt ervoor dat meerdere drivers en ontvangers in een netwerk ondersteund worden. Verder is de immuniteit voor interferentie ook in deze standaard een noemenswaardig voordeel.

Wat betreft nadelen is dat RS485 relatief minder vaak voorkomt in toepassingen en daardoor ook een minder gestandaardiseerde positie heeft wat betreft implementatie (door andere connectors) en een andere terminologie.

Bekijk hier onze converter voor RS485-interfaces.

Communicatieprotocollen

Ethernet/IP

EtherCAT

Ethernet/IP wordt gebruikt om lokale netwerken bedraad met elkaar te verbinden. Het is een op Ethernet gebaseerd protocol dat is ontwikkeld voor gebruik in de industrie. 

Ethernet/IP industrieel protocol

Een (communicatie)netwerk dat gebouwd is op Ethernet is uitgerust met een Ethernet kabel waarover de communicatie tussen aangesloten apparaten wordt uitgewisseld. De kabel is dus de fysieke laag van het netwerk.

Het is hiermee een gecertificeerd protocol waardoor ondersteunende devices ook voorzien moeten worden waardoor de consistentie en kwaliteit gewaarborgd blijft. Verder is het een protocol dat veelvuldig wordt geïmplementeerd en beschikt over een zeer groot aanbod aan ondersteunde apparaten. Het protocol biedt ook redelijk snelle uitwisseling van I/O-data (=Input/Output-data). Er zijn met deze voordelen vrijwel geen industrieën die niet gebruik maken van Ethernet/IP.

Ethernet omvat ook een aantal beperkingen. Zo is er een beperkte bandbreedte, deze wordt nader toegelicht in de vergelijking met andere protocollen. Verder zijn er geen generieke diagnostische functies. Tot slot heeft Ethernet/IP geen standaard voor de vervanging van een apparaat in het netwerk, waardoor het vervangen hetzelfde is als het oorspronkelijke configureren.

Bekijk hier onze RS232-naar-Ethernet converter.

EtherCAT is eveneens een protocol dat gebaseerd is op Ethernet. Dit protocol wordt echter geïmplementeerd voor specifieke gebruiksdoeleinden voor Ethernet:

namelijk het voorzien in communicatie op hoge snelheden voor applicaties waar bewegende objecten gemonitord dienen te worden. En dit allemaal in real-time! Het grootste voordeel dat EtherCAT relatief heeft zijn de veel kortere cyclustijden waardoor de toepassing in snelle applicaties voor de hand liggend is.

Een ander voordeel van EtherCAT is naast het kunnen opereren op hoge snelheid het kunnen verwerken van grote hoeveelheid data: 100 Mbit/s. Bovendien is de implementatie kostenefficiënt.

Bekijk hier onze RS232-naar-Ethernet converter.

 

Profinet

Modbus TCP/IP

Profinet is een protocol dat ontwikkeld is om te functioneren op Industriële Ethernet. 

Profinet logo

Het is specifiek ontworpen om industriële systemen te controleren en dataverkeer hierin mogelijk te maken. In het bijzonder is Profinet geschikt voor het aanleveren van in een zeer klein tijdsbestek (1ms of minder).

Het voordeel van Profinet is het naadloos kunnen integreren van bestaande veldbussen. Daarnaast maakt het gebruik van bestaande Ethernet netwerken waardoor er geen extra kosten komen bij het implementeren. Kortom, tijd voor het opzetten, migreren en testen van een netwerk worden bespaard.

Bekijk hier onze RS232-naar-Ethernet converter.

Modbus TCP/IP is een protocol dat ingezet wordt op een netwerk waar data loopt over een netwerk met Ethernet en TCP/IP.

Modbus TCP/IP industrieel protocol

Doordat het verloopt over Ethernet is een aanpassing van het huidige netwerk, bij een migratie, niet nodig. Daarnaast is het een open protocol wat betekent dat het voor iedereen toegankelijk is.

Verder is er een groot scala aan apparaten dat Modbus ondersteunt waardoor het protocol niet alleen makkelijk maar ook compatibel is voor de meeste bestaande systemen en netwerken.

IO-Link

IO-Link is net zoals eerder genoemde protocollen een communicatieprotocol dat ervoor zorgt dat processen efficiënter kunnen in termen van prestatie maar ook kosten. Het is het makkelijkst implementeerbare communicatieprotocol. Dit protocol werkt volgens een master-slave structuur.

IO-Link zorgt voor een snellere en grotere dataoverdracht of -uitwisseling zo snel als 400 µs! Het protocol werkt met een bitrate tot 230,4 kbit/s in de zogeheten communication mode.

Bekijk hier onze IO-Link master waarmee een IO-Link netwerk opgezet kan worden.

Direct hulp van een expert

Onze medewerkers staan in de startblokken om je te voorzien van het beste advies. Vul het contactformulier in en omschrijf je gewenste toepassing zo gedetailleerd mogelijk! Onze experts gaan meteen aan de slag.

Productspecialist