工业通信描述了机器与计算机的联网,是智能化、网络化生产的基础。这种联网的工业系统也被称为智能工厂。
这包括建立从传感器、执行器和控制元件直至库存管理系统的共同通信,从而简化、说明并改进流程。与 OSI 参考模型类似,这种类型的通信不仅发生在网络层级内,而且是跨层级的。
一个或多个网络级别的不同网络参与者之间的通信必须标准化,以便不同制造商生产的设备也能相互 "理解"。因此,需要一种标准化、无障碍的语言—协议标准。
在 OSI 参考模型的各个层中使用了大量不同的网络协议,此处不再赘述。
众所周知的协议(也是互联网数据交换的基础)可能包括
- TCP:网络组件之间的数据交换协议
- FTP:通过互联网交换文件的协议
- HTTPS:互联网加密传输协议
- IP、IPv4 和 IPv6:互联网地址验证协议
- SMTP:发送电子邮件的协议
一切都很安全
网络系统中各种设备之间的通信通过互联网或其他内部局域网(LAN)进行。这类网络既是机遇也是挑战。协议标准考虑了以下数值:
- 完整性(数据在传输过程中不被篡改)
- 保密性(数据在传输过程中被视为机密)
- 可验证性(发送方和接收方的身份均可验证)
- 无介质中断处理(数据传输只使用一种介质)
一切都是标准化的
国际电工委员会(IEC)在一个标准中描述、定义并规范了工业自动化的通信标准:IEC 60870 或德国标准:DIN EN 60870。
该标准包括一系列规范。该系列标准涵盖以下主题:
- 开关设备工程
- 远程控制技术
- 网络控制技术
协议标准属于远程控制技术领域。因此,IEC 60870-5 系列标准是有效的。该标准的各个部分考虑了不同的局部问题:
- IEC 60870-5-1:传输帧格式
- IEC 60870-5-2:传输程序
- IEC 60870-5-3:应用数据结构
- IEC 60870-5-4:信息元素的定义和编码
- IEC 60870-5-5:基本应用功能
以下内容也与协议标准的定义有关:
- IEC 60870-5-101:远程控制任务(串行通信)应用相关标准
- IEC 60870-5-102:传输总数的基本功能
- IEC 60870-5-103:保护信号传输和干扰消除标准(控制柜内)
- IEC 60870-5-104:IP 网络中远程控制任务的应用相关标准
该标准的规格设定了一个通用标准,但仍为特定应用留出了回旋余地。
一切都有条理--拓扑结构
因此,通信系统中的各种发射器和接收器都要按照精确定义的规则工作,以便交换数据。
为了将各种设备相互连接起来,需要在网络中执行分配功能的交换机或路由器。它们确保所有网络参与者都能建立逻辑连接。
逻辑连接在网络拓扑中定义。这些显示了设备在网络中的排列和连接方式。
在点对点拓扑结构中,两个设备之间只有简单的直接连接。两个设备都可以使用这些连接进行相互通信。
采用点对多点拓扑结构时,多个设备通过一个中央系统馈电。系统中的每个设备都有一个共同的通信分支点。
采用线路拓扑结构时,多个设备相互连接。在设备与设备之间铺设电缆。线路的每一端都有一个终端设备。
采用总线拓扑结构时,所有设备都通过一根共用电缆连接。每个设备都可以访问通过电缆传输的信号。
为防止电缆受到干扰,电缆两端装有终端电阻器。
环形拓扑是一种封闭的电缆线路。所有设备通过电缆环相互连接。这意味着每个设备都会接收和输出一条电缆。
星型拓扑结构有一个中心网络组件。通常由集线器或交换机承担分配功能。每个设备都通过电缆与之连接。
树形拓扑是一种扩展的星形拓扑。它可以在更大的网络中实施。
网状拓扑是一种分散式网络。没有绑定结构,所有网络节点(即所有设备)都相互连接。
编织类型是星形类型的前瞻性发展。没有中心节点,而是将设备冗余连接到结构化的网状拓扑结构中。