Jaringan industri bisa jadi kompleks. Sejak awal tahun 1980-an, jelas bahwa kontrol digital suatu sistem memerlukan komunikasi yang seminimal mungkin kesalahannya antara peserta sistem. Untuk secara bertahap mengotomatiskan suatu sistem, sebanyak mungkin perangkat harus dihubungkan ke kontrol sistem. Namun, sebanyak mungkin perangkat biasanya berarti jumlah pekerjaan perkabelan yang sangat tinggi, karena pengkabelan selalu dilakukan secara paralel dan semua peserta dihubungkan secara individual ke kontrol.
Keinginan untuk perkabelan serial terus berkembang. Teknologi Fieldbus yang diperkenalkan pada waktu itu oleh karena itu berkomunikasi hanya melalui satu kabel dan mentransfer informasi – dalam bentuk bit – secara berurutan, bukan secara paralel. Sebuah Fieldbus adalah sistem bus yang menghubungkan sensor dan aktuator untuk bertukar informasi dengan komputer kontrol (PLC). Ini berarti bahwa koneksi data dibuat dari PLC ke berbagai peserta perangkat menggunakan kabel bus.
Sebagian besar Fieldbus berdasarkan proses master-slave. Master bertanggung jawab untuk kontrol proses, sementara slave menjalankan tugas komunikasi yang diberikan kepadanya.
Pada Bagian 1, standar internasional IEC 61158 (Jaringan komunikasi industri – spesifikasi Fieldbus) mendefinisikan konsep di balik fieldbus dan, pada bagian-bagian lainnya, menstandarisasi berbagai sistem yang dapat diatur dengan fieldbus.
Solusi praktis: manfaat teknologi Fieldbus
Fieldbus hanya berkomunikasi melalui SATU kabel. Ini menawarkan keuntungan sebagai berikut:
Keuntungan |
Penjelasan |
|---|---|
Kesederhanaan |
Komunikasi dilakukan melalui SATU kabel, yang membuat proyek perencanaan instalasi sistem Fieldbus cepat dan mudah. Satu kabel berarti lebih sedikit pekerjaan instalasi dan kabinet kontrol yang disederhanakan. |
Keandalan |
Jalur sinyal yang pendek dalam sistem Fieldbus meningkatkan keandalan komunikasi. Jalur komunikasi master-ke-slave hampir secara otomatis menciptakan perlindungan tabrakan. |
Perlindungan kesalahan |
Sistem Fieldbus menawarkan peningkatan perlindungan terhadap interferensi, terutama dengan nilai analog. Selain itu, karena kesederhanaan sistem, pemecahan masalah dapat dengan mudah diterapkan jika terjadi kesalahan. |
Standardisasi |
Protokol untuk sistem Fieldbus telah distandarisasi dan dapat bekerja dengan perangkat berbeda dari produsen yang berbeda. Sebagai pelanggan, Anda tidak perlu terikat pada satu produsen. |
Fleksibilitas |
Sistem dapat diperluas dengan mudah dan sensor serta aktuator dapat ditambahkan secara fleksibel. |
Retrofitting |
Teknologi Fieldbus sering kali dapat diintegrasikan dengan baik ke dalam sistem Ethernet, sehingga memungkinkan perubahan teknologi dengan mudah. |
Namun, keuntungan teknologi Fieldbus berbanding terbalik dengan kekurangannya.
Ini termasuk waktu respons yang lebih lama dan biaya yang lebih tinggi, karena komponen Fieldbus individual jauh lebih mahal daripada komponen alternatif untuk sistem komunikasi.
Pilihan yang tepat: properti Fieldbus
Sistem Fieldbus jarang dipilih berdasarkan kriteria teknis, melainkan berdasarkan jenis pengontrol logika yang dapat diprogram (PLC) yang digunakan. Oleh karena itu, setiap produsen PLC menyukai dan mengoptimalkan teknologi Fieldbus untuk aplikasi mereka sehingga sensor dan aktuator dapat bertukar informasi tanpa gangguan atau penundaan.
Semua Fieldbus memiliki fungsi dasar yang sama dari transmisi siklik data input dan output. Perbedaan teknis antara berbagai sistem Fieldbus adalah:
- Panjang kabel maksimum yang dapat dicapai
- Jumlah byte data maksimum per paket data
- Cakupan fungsi
- Bentuk topologi (misalnya bintang, cincin, pohon)
- Media transmisi (tembaga, serat optik, nirkabel)
Komunikasi berorientasi paket melalui standar protokol Fieldbus
Agar perangkat lapangan dapat berbicara dengan pengontrolnya dan sebaliknya, diperlukan bahasa yang sama. Kondisi kerangka kerja untuk komunikasi bebas kesalahan didefinisikan dan distandarisasi dalam apa yang dikenal sebagai protokol (jaringan).
Tergantung pada persyaratan teknis yang harus dipenuhi oleh jaringan di lingkungan aplikasi Anda, sistem bus yang berbeda dapat digunakan.
Bagian berikut mempertimbangkan perkabelan S/A sederhana (yang menghubungkan sensor dan aktuator satu sama lain), serta Fieldbus yang lebih kompleks (yang membangun jaringan antara perangkat periferal terdesentralisasi dan perangkat pengontrol).
Cari tahu lebih lanjut tentang standar protokol utama untuk teknologi Fieldbus di bawah ini:
Perkabelan sensor/aktuator sederhana
Jika Anda perlu menghubungkan sensor dan aktuator konvensional ke tingkat jaringan superordinat, kabel S/A tembaga serta berbagai komponen bus yang berbeda umumnya tersedia. Dalam kasus perkabelan sensor/aktuator sederhana, hanya level tegangan atau arus sederhana yang ditransmisikan. Tidak ada komunikasi berorientasi paket melalui protokol.
AS-interface (AS-i)
AS-i (Actuator Sensor Interface) adalah satu-satunya sistem Fieldbus terstandarisasi di dunia untuk tingkat proses yang lebih rendah. Hanya dengan menggunakan satu port dan satu kabel dengan dua serat buffering, sistem koneksi sederhana ini dapat menghubungkan hingga 31 sensor dan aktuator/modul AS-i ke tingkat kontrol.
Dalam konteks ini, kabel AS-i tidak hanya bertanggung jawab untuk pertukaran data, tetapi juga untuk menyuplai daya ke slave. Tingkat transmisi siklik sebesar ≤ 5 ms dapat dicapai di sini dengan panjang kabel 100 m. Hasilnya, standar industri terbuka ini (yang tidak terikat pada produsen tertentu) memungkinkan pengkabelan yang cepat dan efisien dalam otomatisasi industri, yang pada akhirnya mengurangi biaya.
AS International Association e.V. mempromosikan perluasan dan standarisasi standar protokol AS-i. LAPP adalah anggota asosiasi ini dan berperan aktif dalam mengembangkan standar lebih lanjut.
PROFIBUS
PROFIBUS (Process Field Bus) adalah standar untuk komunikasi Fieldbus, dan salah satu Fieldbus terkemuka di dunia saat ini. Ini memungkinkan data dipertukarkan secara siklis antara perangkat di tingkat bidang yang lebih rendah (perangkat periferal terdesentralisasi, slave) dan unit kontroler tingkat yang lebih tinggi (master sentral). Kini telah menjadi protokol komunikasi utama yang digunakan dalam teknologi manufaktur, serta teknologi dan rekayasa proses. Sistem master-slave dapat menggunakan kabel twisted pair dan kabel serat optik.
Kecepatan yang lebih tinggi dicapai oleh penerusnya PROFINET dengan solusi Ethernet-nya.
Lapp Kabel adalah anggota organisasi pengguna PROFIBUS Nutzerorganisation e.V. (PNO) dan memainkan peran aktif dalam pengembangan PROFIBUS lebih lanjut.
Dua varian PROFIBUS berikut yang utamanya digunakan.
PROFIBUS DP
Komunikasi Fieldbus dalam teknologi manufaktur dapat ditangani menggunakan pengaturan mono-master atau sistem multi-master (di mana beberapa master terhubung ke bus). Master meminta informasi input dari slave pada interval siklis dan mengembalikan informasi output. Sistem PROFIBUS
DP tersedia dalam versi yang berbeda:
- DP-V0 untuk komunikasi siklis,
- DP-V1 tambahan untuk komunikasi asiklis,
- DP-V2 tambahan untuk fungsionalitas waktu nyata isokron, penggunaan stempel waktu, dan komunikasi slave-to-slave.
PROFIBUS DP menawarkan laju transmisi 12 Mbit/s dan dapat menggabungkan hingga 126 perangkat (master dan slave) dalam satu jaringan.
PROFIBUS PA
PROFIBUS PA digunakan untuk komunikasi dalam otomatisasi proses. Karena daya terbatas, PROFIBUS PA sangat cocok untuk digunakan dalam atmosfer yang berpotensi meledak. Laju transmisi 31,25 kbit/s memungkinkan jalur kabel yang panjang dan tingkat ketahanan yang tinggi terhadap interferensi elektromagnetik.
Nama-nama produk yang sesuai dengan PROFIBUS dari jajaran UNITRONIC® LAPP (untuk kabel) dan jajaran EPIC Data (untuk konektor) mencakup penunjukan “BUS DP” untuk PROFIBUS DP dan “PA” untuk PROFIBUS PA.
CANopen
Standar CANopen mengambil sistem Fieldbus CAN (Controller Area Network) yang awalnya dikembangkan untuk industri otomotif dan memperluasnya untuk mencakup profil komunikasi. Ini menjadikan CANopen standar protokol terbuka untuk digunakan tidak hanya dalam teknologi otomasi, tetapi juga banyak industri lain, seperti medis, kereta api, dll., terutama di Eropa.
Dalam sistem CAN serial, data dipertukarkan dalam bentuk telegram secara siklik dan berdasarkan peristiwa, dan pertukaran dikelola melalui dua lapisan pertama model OSI. Peserta jaringan dengan status yang sama secara independen mentransfer pesan mereka ke bus dengan kecepatan transmisi data yang aman hingga 1 Mbit/s, melalui panjang kabel 40 m. Dalam prosesnya, data dipertukarkan secara real time.
Dalam sistem CANopen tingkat yang lebih tinggi, lapisan aplikasi diintegrasikan untuk menyediakan profil komunikasi. Melalui antarmuka standar, profil ini mampu secara individual menangani profil perangkat dan aplikasi dari kelas perangkat yang digunakan dalam jaringan. Akibatnya, profil komunikasi mengontrol telegram mana yang digunakan untuk menukar data perangkat mana.
CANopen dikelola oleh CiA (CAN in Automation).
CC-Link
Di Asia, CC-Link adalah standar industri terbuka terkemuka dengan karakteristik deterministik yang jelas, digunakan untuk bertukar data antara tingkat kontrol dan manufaktur. Tersedia dalam berbagai varian. Dalam varian standar, CC-Link adalah sistem fieldbus yang memungkinkan kecepatan transmisi data hingga 10 Mbit/s pada total panjang kabel 100 m, serta komunikasi waktu nyata dengan hingga 64 perangkat dalam jaringan. Karena jarak transmisi dapat diperluas hingga 1.200 m dengan kecepatan jaringan yang lebih rendah, CC-Link juga cocok untuk aplikasi skala besar. Struktur sederhana standar ini cukup untuk berbagai tugas teknologi otomasi. Teknologi jaringan ini juga semakin banyak digunakan di Eropa, karena produk yang kompatibel dengan CC-Link dari berbagai produsen dapat diintegrasikan dengan sangat mudah.
Anda dapat menemukan informasi lebih lanjut tentang varian CC-Link berbasis Ethernet di bawah CC-Link IE.
CC-Link distandarisasi oleh organisasi pengguna CLPA (CC-Link Partner Association).
LAPP adalah anggota CLPA dan berperan aktif dalam mengembangkan CC-Link lebih lanjut.
Sebagai ekstensi cerdas: IO-Link
IO-Link adalah teknologi IO terstandardisasi global pertama dan digunakan untuk komunikasi antara sensor dan aktuator. Teknologi ini terstandardisasi secara internasional dan didefinisikan dalam standar IEC 61131-9.
Teknologi ini didasarkan pada komunikasi point-to-point menggunakan koneksi sensor-aktuator 3-konduktor. IO-Link bukanlah Fieldbus, melainkan teknologi koneksi. Ini tidak bergantung pada Fieldbus dan dapat diintegrasikan ke dalam semua Fieldbus. Sistem IO-Link terdiri dari master dan satu atau lebih perangkat (sensor dan aktuator). Master bertindak sebagai antarmuka ke PLC pusat dan mengontrol perangkat yang terhubung. Karena komunikasi dua arah, IO-Link memungkinkan diagnostik canggih sensor dan aktuator. Hal ini memungkinkan, misalnya, untuk memelihara perangkat dari jarak jauh.
IO-Link dicirikan oleh kecepatan transmisi tinggi 4,8 kBaud, 38,4 kBaud, dan 230,4 kBaud. Data dikirim dengan cepat satu demi satu menggunakan protokol IO-Link. Teknologi koneksi ini membutuhkan sedikit ruang dan dengan demikian memungkinkan miniaturisasi komunikasi cerdas antara sensor dan aktuator.
