انواع پروتکل ها

به زبان ساده، پروتکل (Protocol) یک زبان برای صحبت کردن کامپیوترها و دستگاه ها با یکدیگر می باشد. پروتکل مجموعه ای استاندارد از قوانین است که به دستگاه های الکترونیکی امکان برقراری ارتباط با یکدیگر را می دهد. این قوانین شامل این است که چه نوع داده ای ممکن است منتقل شود، از چه دستوراتی برای ارسال و دریافت داده استفاده می شود و نحوه انتقال داده تأیید می شود. می توان پروتکل را به عنوان یک زبان گفتاری در نظر گرفت.

پروتکل ارتباطی، سیستمی از قوانین است که به دو یا چند موجودیت از یک سیستم ارتباطی، امکان انتقال اطلاعات از طریق هر نوع تغییر در مقدار فیزیکی را می دهد. این پروتکل قوانین، نحو، معناشناسی و همگام سازی ارتباطات و روش های احتمالی بازیابی خطا را تعریف می کند. پروتکل ها ممکن است توسط سخت افزار، نرم افزار یا ترکیبی از هر دو اجرا شوند.
سیستم های ارتباطی از فرمت های کاملا مشخص برای تبادل پیام های مختلف استفاده می کنند. هر پیام یک معنی دقیق دارد که قصد دارد پاسخی را از طیف وسیعی از پاسخ های ممکن از قبل تعیین شده برای آن موقعیت خاص بدست آورد. رفتار مشخص به طور معمول مستقل از نحوه اجرای آن است. پروتکل های ارتباطی باید توسط طرفین تبادل توافق شوند. برای دستیابی به توافق، ممکن است یک پروتکل به یک استاندارد فنی تبدیل شود.
چندین پروتکل اغلب جنبه های مختلف یک ارتباط واحد را توصیف می کنند. گروهی از پروتکل های طراحی شده برای کار با یکدیگر به عنوان مجموعه پروتکل شناخته می شوند.
در اینجا قصد داریم به معرفی پروتکل های زیر بپردازیم تا درصورتیکه نیاز به انتخاب یک پروتکل دارید، بتوانید تصمیم بگیرید (این پروتکل ها در محصولات شرکت سنجش افزار آسیا پیاده سازی شده اند. با کلیک بر روی هریک به بخش آن منتقل خواهید شد):

• پروتکل DLMS/COSEM
• پروتکل DNP3
• پروتکل Modbus
• پروتکل Mbus
• پروتکل HART
• پروتکل IEC 60870-5-101
• پروتکل IEC 60870-5-104
• پروتکل IEC 62056-21
• جدول مقایسه پروتکل ها

توضیحاتی که ارائه خواهد شد به دلیل گستردگی مطالب به صورت مختصر خواهد بود. در انتها نیز در یک جدول به مقایسه این پروتکل ها می پردازیم. در ادامه معرفی پروتکل ها به صورت جداگانه، در سایت قرار خواهد گرفت و لینک آن ها در انتهای این صفحه اضافه خواهد شد.

پروتکل DLMS-COSEM

DLMS مخفف Device Language Message Specification و COSEM مخفف Companion Specification for Energy Metering می باشد و یک مدل اینترفیس و پروتکل ارتباطی را جهت تبادل اطلاعات با تجهیزات اندازه گیری شرح می دهند. مشخصات DLMS/COSEM شامل شرح اشیاء تبادل شده، شناسایی اشیا (OBIS)، مشخصات پیام ها و روش های انتقال می باشد. پروتکل DLMS/COSEM استاندارد جهانی اندازه گیری، کنترل و مدیریت هوشمند انرژی است.

DLMS یک لایه کاربردی است که برای پشتیبانی از ارسال و دریافت پیام از دستگاه های توزیع (انرژی) طراحی شده است. برنامه هایی مانند خواندن کنتور از راه دور، کنترل از راه دور و سرویس ها برای اندازه گیری هر نوع انرژی مانند برق، آب، گاز یا گرما پشتیبانی می شوند. از DLMS برای توصیف کلاس های اینترفیس برای اشیا مختلف موجود (ولتاژ، جریان) به همراه ویژگی های آن ها استفاده می شود.
COSEM مدل شی گرا معنایی زبان را توصیف می کند. کلاس های اینترفیس COSEM و شی های آن ها را می توان به راحتی برای مدل سازی موارد اندازه گیری استفاده نمود و به اندازه کافی برای مدل سازی هر برنامه ای، کامل می باشد. در مدل COSEM، کنتور به عنوان یک سرور است که توسط برنامه های سمت کلاینت (client) جهت بازیابی اطلاعات، فراهم نمودن اطلاعات کنترلی، و انجام عملیات تعریف شده فراخوانی می شود.

◄ ادامه مطلب پروتکل DLMS-COSEM

پروتکل DNP3

پروتکل شبکه توزیع شده (DNP3 مخفف Distributed Network Protocol 3) مجموعه ای از پروتکل های ارتباطی است که بین دستگاه ها در سیستم های اتوماسیون استفاده می شود. کاربرد اصلی آن در تاسیساتی مانند شرکت های برق و آب است. استفاده در صنایع دیگر معمول نیست. پروتکل DNP3 برای ارتباط بین انواع مختلف تجهیزات جمع آوری و کنترل اطلاعات تهیه شده است، این پروتکل نقش مهمی در سیستم های SCADA ایفا می کند، جایی که توسط ایستگاه های اصلی SCADA (مراکز کنترل) (مخفف Supervisory Control and Data Acquisition)، واحدهای ترمینال از راه دور (RTU) و دستگاه های الکترونیکی هوشمند (IED) استفاده می شود. در درجه اول برای ارتباطات بین ایستگاه اصلی (مرکز کنترل) و RTU یا IED استفاده می شود. پروتکل ICCP (مخفف Inter-Control Center Communications، بخشی از IEC 60870-6)، برای ارتباطات داخلی ایستگاه کنترل مرکزی استفاده می شود.

DNP3 ایستگاه Master را قادر می سازد تا از ایستگاه Substation با استفاده از کامندهایی که وظایف کنترلی از پیش تعریف شده ای دارند، دیتا را درخواست کند و همچنین Substation را با فرستادن دیتا درخواست شده قادر به پاسخگویی می کند. توسط این پروتکل می توان بیشتر از 65000 تا device را در یک link آدرس دهی کرد. با استفاده از این پروتکل کاربرها می توانند بین device هایی که دارای vendor های متفاوتی هستند ارتباط بوجود آورند. بدین طریق دیگر نیازی به استفاده از پروتکل های دیگر وجود ندارد و همین امر باعث کاهش هزینه های اعمالی می شود زیرا مراحل مورد نیاز برای تست کردن، نگهداری و آموزش هم کمتر می شود. به عبارتی دیگر از این پروتکل برای انتقال دیتا از نقطه A به نقطه B با استفاده از ارتباط سریال (RS232 و RS485) و IP (ارتباط لایه 3) استفاده می شود. این پروتکل به منظور بهینه کردن انتقال اطلاعات و کامندهای کنترلی از یک master به slave ها طراحی شده است. هدف این پروتکل انتقال دیتاهای حجیم و سنگین مانند email یا queries hypertext نمی باشد و همانطور که اشاره شد برای کاربردهای ساده ای مانند SCADA مورد استفاده قرار می گیرد.

◄ ادامه مطلب پروتکل DNP3

پروتکل Modbus

 یک پروتکل ارتباط سریال است که در ابتدا توسط Modicon (اشنایدر الکتریک فعلی) در سال 1979 برای استفاده با کنترلرهای منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) منتشر شد. Modbus به یک پروتکل ارتباطی استاندارد تبدیل شده است و اکنون یکی از ابزارهای معمول در دسترس برای اتصال دستگاه های الکترونیکی صنعتی است. پروتکل Modbus در محیط های صنعتی محبوب است زیرا به صورت رایگان منتشر می شود و از حق امتیاز برخوردار نیست. این برنامه برای کاربردهای صنعتی ساخته شده است، به کارگیری و نگهداری آن در مقایسه با سایر استانداردها نسبتا آسان است و محدودیت های کمی - غیر از اندازه دیتاگرام (بسته) - در قالب داده های منتقل شده دارد.

پروتکل Modbus از خطوط ارتباطی سریال، اترنت یا مجموعه پروتکل اینترنت به عنوان یک لایه حمل و نقل استفاده می کند. توسعه و به روزرسانی پروتکل های Modbus توسط سازمان Modbus از آوریل 2004 انجام می شود، زمانیکه اشنایدر الکتریک حقوق خود را به سازمان Modbus منتقل کرد. سازمان Modbus انجمنی از کاربران و تأمین کنندگان دستگاه های سازگار با Modbus است که طرفدار این فناوری هستند.

◄ ادامه مطلب پروتکل Modbus

پروتکل Mbus

Mbus یک کانال ارتباطی پیام گرا و انعطاف پذیر برای گروهی از اجزای سازنده فراهم می کند که ممکن است روی چندین میزبان در یک شبکه محلی توزیع شود. سرویس های انتقال Mbus شامل ویژگی های مفیدی مانند موقعیت همتا (peer location)، ارتباط و امنیت نقطه به نقطه (point-to-point) و گروهی است. پروتکل Mbus برای زبان های برنامه نویسی مختلف و سیستم عامل های مختلف از جمله رایانه های کوچک تک تراشه پیاده سازی شده است. پروتکل MBus یک استاندارد اروپایی (استاندارد EN 13757-2 برای لایه فیزیکی و پیوندی و استانداردEN 13757-3 برای لایه کاربردی) است. رابط M-Bus برای برقراری ارتباط روی دو سیم ساخته شده است و مقرون به صرفه است. نوع رادیویی MBus بی سیم نیز در استاندارد EN 13757-4 مشخص شده است.

◄ ادامه مطلب پروتکل Mbus

پروتکل HART

پروتکل HART (مخفف Highway Addressable Remote Transducer) یک پروتکل ارتباطی باز اتوماسیون صنعتی آنالوگ و دیجیتال است. برجسته ترین مزیت آن این است که می تواند نسبت به اندازه گیری جریان آنالوگ قدیمی 4-20 میلی آمپر، با تقسیم جفت سیم های استفاده شده توسط سیستم های میزبان آنالوگ ارتباط برقرار کند. پروتکل HART به طور گسترده ای در سیستم های فرایند و ابزار دقیق از برنامه های کوچک اتوماسیون تا برنامه های صنعتی بسیار پیچیده استفاده می شود.

به دلیل سیستم های زیاد 4-20 میلی آمپر نصب شده در سراسر جهان، پروتکل HART یکی از محبوب ترین پروتکل های صنعتی امروزی است. پروتکل HART برای کاربرانی که مایل به استفاده از سیگنال های قدیمی 4-20 میلی آمپر بودند، اما می خواستند یک پروتکل "هوشمند" را اجرا کنند، یک پروتکل انتقال خوب ایجاد کرده است.
پروتکل HART توسط شرکت Rosemount توسعه یافته است. در اواسط دهه 1980 از استاندارد ارتباطات اولیه Bell 202 به عنوان یک پروتکل ارتباطی دیجیتال اختصاصی برای ابزارهای هوشمند آن ها ساخته شده و خیلی زود به HART تبدیل شد و در سال 1986 به یک پروتکل باز تبدیل گردید. از آن زمان به بعد، تجدید نظرهای پی در پی در مشخصات و قابلیت های پروتکل اعمال گردیده است.

◄ ادامه مطلب پروتکل HART

پروتکل IEC60870-5-101

IEC60870-5 یکی از استانداردهای IEC60870 است که سیستم هایی را که برای کنترل از راه دور (اسکادا) در مهندسی برق و برنامه های اتوماسیون سیستم قدرت استفاده می شود، تعریف می کند. قسمت 5 از استاندارد IEC60870 یک پروفایل ارتباطی برای ارسال پیام های پایه ای کنترل از راه دور (SCADA) بین دو سیستم را فراهم می کند، که از مدارهای ثابت متصل شده مستقیم بین سیستم ها استفاده می کند.

◄ ادامه مطلب پروتکل IEC60870-5-101

پروتکل IEC60870-5-104

پروتکل IEC60870-5-104 (به صورت مختصر IEC104) توسعه یافته پروتکل IEC60870-5-101 (به صورت مختصر IEC101) با تغییرات در انتقال، شبکه، پیوند و سرویس لایه فیزیکی متناسب با دسترسی کامل به شبکه است. این استاندارد برای اتصال به LAN (شبکه محلی) از یک رابط TCP / IP باز برای شبکه استفاده می کند و می توان از روترهایی با امکانات مختلف (ISDN، X.25، رله فریم و غیره) برای اتصال به WAN (Wide Area) استفاده کرد. لایه کاربردی IEC104 همانند IEC101 با برخی از انواع داده ها و امکانات استفاده نشده حفظ شده است. در استاندارد دو لایه پیوند جداگانه تعریف شده است که برای انتقال داده از طریق اترنت و خط سریال مناسب است (PPP - point to point protocol). فیلد داده های کنترلی IEC104 شامل انواع مختلف مکانیزم ها برای مدیریت موثر هماهنگ سازی داده های شبکه است.

◄ ادامه مطلب پروتکل IEC60870-5-104

پروتکل IEC62056-21

IEC62056 مجموعه ای از استانداردها برای تبادل اطلاعات در کنتورهای برق می باشد که توسط کمیسیون بین المللی الکترونیک IEC(مخفف International Electrotechnical Commission) بوجود آمده است. پروتکل IEC61107 یا در حال حاضر IEC62056-21، یک استاندارد بین المللی جهت قرائت کنتور توسط یک دستگاه قرائت می باشد. این پروتکل برای کار با هر رسانه ای از جمله اینترنت طراحی شده است. پروتکل IEC62056-21 جهت ارتباط مستقیم با کنتور برق ایجاد شده است و با استفاده از آن می توان کنتور را قرائت نمود و یا به تنظیمات آن دسترسی پیدا کرد و اصلاحات مورد نیاز را انجام داد.

◄ ادامه مطلب پروتکل IEC62056-21

جدول مقایسه پروتکل ها

در اینجا قصد داریم جهت مقایسه بهتر پروتکل های معرفی شده در یک جدول به ارائه تفاوت هایی که میان آن ها وجود دارد بپردازیم:

لینک سایر صفحات این مطلب

• انواع پروتکل ها
• پروتکل DLMS/COSEM
• پروتکل DNP3
• پروتکل Modbus
• پروتکل Mbus
• پروتکل Hart
• پروتکل IEC 60870-5-101
• پروتکل IEC 60870-5-104
• پروتکل IEC 62056-21

انتشار و کپی از این مطلب تنها با ذکر منبع مجاز می باشد