Strauji attīstoties datortīklu tehnoloģijai, tīkla komunikācija ir kļuvusi par mūsdienu industriālās automatizācijas vadības sistēmu neatņemamu sastāvdaļu. No daudzajiem tīkla sakaru protokoliem, pārraides kontroles protokols (TCP), interneta protokols (IP) un atvērtās platformas komunikācijas (OPC) protokoli ir atraduši plašu pielietojumu rūpnieciskās automatizācijas jomā. Šis raksts sniedz detalizētu TCP/IP un OPC protokolu tehnisko analīzi un pēta to priekšrocības un ierobežojumus praktiskajā lietošanā.
I. TCP/IP protokols
1.1 Ievads TCP/IP protokolā
TCP/IP protokols ir interneta galvenais protokols, un tas sastāv no diviem komponentiem: pārraides kontroles protokola (TCP) un interneta protokola (IP). TCP ir atbildīgs par uzticama savienojuma izveidi starp datu sūtītāju un saņēmēju, nodrošinot uzticamu datu pārraidi; No otras puses, IP ir atbildīga par datu pakešu pārsūtīšanu no avota adreses uz galamērķa adresi. TCP/IP protokols ir uz savienojumu -orientēts, uzticams, baitu-straume- balstīts transporta slāņa sakaru protokols, ko plaši izmanto lokālajos tīklos (LAN), teritoriālajos tīklos (WAN) un internetā.
1.2. Kā darbojas TCP/IP protokols
TCP/IP protokola darbību var iedalīt šādos posmos:
(1) Datu iekapsulēšana: kad lietojumprogrammai ir jānosūta dati, tā vispirms iekapsulē datus TCP segmentā, kas pēc tam tiek pārsūtīta kā IP datu diagramma.
(2) Maršrutēšana: pārsūtīšanas laikā IP datu diagrammām ir jāiet cauri vairākiem maršrutētājiem, lai tos pārsūtītu. Maršrutētāji izvēlas atbilstošo maršrutu pārsūtīšanai, pamatojoties uz IP datagrammas galamērķa adresi.
(3) Datu pārraide: pārraides laikā TCP segmentos tiek pārbaudīti lauki, piemēram, kārtas numuri un apstiprinājuma numuri, lai nodrošinātu uzticamu datu pārraidi.
(4) Datu dekapsulēšana: kad dati nonāk galamērķa adresē, TCP segments vispirms tiek izvilkts no IP datagrammas, un pēc tam sākotnējie dati tiek iegūti no TCP segmenta.
1.3. TCP/IP protokola priekšrocības un ierobežojumi
TCP/IP protokola priekšrocības galvenokārt atspoguļojas šādos aspektos:
(1) Daudzpusība: TCP/IP protokols ir universāls tīkla sakaru protokols, ko var izmantot dažādās tīkla vidēs.
(2) Uzticamība: TCP/IP protokols nodrošina uzticamu datu pārraides mehānismu, kas nodrošina datu precīzu un bez kļūdām pārsūtīšanu uz galamērķi.
(3) Elastīgums: TCP/IP protokols atbalsta vairākas tīkla topoloģijas, un to var elastīgi konfigurēt atbilstoši faktiskajām vajadzībām.
Tomēr TCP/IP protokolam ir arī daži ierobežojumi:
(1) Reāllaika{1}}iespējas: tā kā TCP/IP protokols izmanto uz savienojumu-orientētu saziņas metodi, tam ir noteikti ierobežojumi attiecībā uz veiktspēju reāllaikā.
(2) Joslas platuma izmantošana: lai nodrošinātu uzticamu datu pārraidi, TCP/IP protokols izmanto noteiktus dublēšanas mehānismus, kas var samazināt joslas platuma izmantošanu.
II. OPC protokols
2.1. Ievads OPC protokolā
OPC (Open Platform Communication) protokols ir sakaru protokols, ko izmanto rūpnieciskās automatizācijas vadības sistēmās. Tas galvenokārt ir paredzēts, lai atvieglotu datu apmaiņu un informācijas apmaiņu starp dažādām ierīcēm. OPC protokols ir balstīts uz Microsoft COM/DCOM tehnoloģiju un izmanto starpprogrammatūru, lai nodrošinātu saziņu starp ierīcēm.
2.2. Kā darbojas OPC protokols
OPC protokola darbību var iedalīt šādos posmos:
(1) Izveidojiet OPC serveri: pirmkārt, rūpnieciskās automatizācijas vadības sistēmā ir jāizveido OPC serveris, lai uzglabātu un pārvaldītu ierīces datus.
(2) Konfigurēt OPC serveri: konfigurēt OPC serveri, ieskaitot ierīču pievienošanu un ierīces parametru iestatīšanu.
(3) OPC klienta izveide: lietojumprogrammā tiek izveidots OPC klients, kuram ir jāpiekļūst ierīces datiem, kas kalpo kā saskarne saziņai ar OPC serveri.
(4) Ierīces datu nolasīšana: ierīces dati tiek izgūti no OPC servera, izmantojot OPC klientu, un attiecīgi apstrādāti.
2.3. OPC protokola priekšrocības un ierobežojumi
OPC protokola priekšrocības galvenokārt atspoguļojas šādos aspektos:
(1) Vienkārša integrācija: pamatojoties uz COM/DCOM tehnoloģiju, OPC protokolu var viegli integrēt ar dažādām lietojumprogrammām.
(2) Reāllaika-iespējas: OPC protokols nodrošina ierīces datu apmaiņu reāllaikā, kas atbilst rūpnieciskās automatizācijas vadības sistēmu reāllaika prasībām.
(3) Sadarbspēja: OPC protokols pieņem vienotu standartu, kas nodrošina dažādu ierīču savietojamību.