Os protocolos de comunicação usados no sistema de controle industrial ICS variam muito entre indústrias, regiões e fornecedores.
1 indústria de energia
1.1 IEC 60870-5
IEC 60870-5 é provavelmente o protocolo internacional mais popular para automação da subestação. Nos Estados Unidos, é o equivalente funcional do DNP3, que usa partes do IEC 60870-5 para fornecer a base para a camada de link de dados. Vários padrões complementares foram desenvolvidos, incluindo o seguinte:
IEC 60870-5-101: Para sistemas de energia relacionados ao controle remoto e proteção remota, um protocolo de transporte de comunicação com funções de monitoramento e controle IEC 60870-5-103: um protocolo de transporte para obter interoperabilidade entre dispositivos de proteção de segurança e equipamento do sistema de controle de subestação 60870-5-104: é uma extensão de Iec. Inclui variações de transporte de transporte, rede, link e camada física e suítes para conectividade ao TCP/IP e outros transportes (ISDN, Relé de quadros X.25, etc.) IEC 60870-5 Mídia de comunicação típica inclui Ethernet e serial, com portos típicos 2404/UDP e 2404/tcp.
1.2 Protocolo de rede distribuído 3. 0 (dnp3)
O DNP3 é amplamente utilizado na América do Norte, principalmente como um substituto para a família de protocolos IEC 60870-5. Foi desenvolvido como um protocolo serial no início dos anos 90, mas as versões das variantes UDP/IP e TCP/IP também existem hoje. Existem muitas semelhanças entre DNP3 e IEC 60870-5, como vários membros do IEC 60870-5} Desenvolvimento deixado durante o desenvolvimento para criar o que mais tarde seriam conhecidos como dn. 60870-5 são muito semelhantes na camada de link de dados, mas as camadas superiores dos protocolos são mais diferentes.
O DNP3 é usado principalmente na indústria de energia norte -americana, mas o protocolo também penetrou na indústria de água e águas residuais. De acordo com uma pesquisa da Newton-Evans Research, mais da metade dos utilitários elétricos da América do Norte usou versões variantes UDP/IP ou TCP/IP do protocolo DNP3 em 2008.
Atualmente, os pesquisadores estão desenvolvendo extensões de segurança para o DNP3 que devem fornecer serviços de criptografia e gerenciamento de links.
Os meios de comunicação típicos do protocolo DNP3 incluem conexões Ethernet e serial, e as portas normalmente usadas por DNP3 são 20000/UDP, 20000/TCP, 19999/UDP e 19999/TCP.
1.3 Foundation Fieldbus (Foundation Fieldbus)
O protocolo Foundation Fieldbus é o principal protocolo Fieldbus em diferentes processos industriais. Ele é usado principalmente para automação de processos/fábrica e foi implantado em uma variedade de instalações, incluindo controle de usina/gerador e controle da fabricação de semicondutores. Os meios de comunicação do campo de campo incluem pares e fibra ópticos. As portas típicas incluem 1089/UDP, 1089/TCP, 1090/UDP, 1090/TCP, 1091/UDP e 1091/TCP.
Uma lista pública dos dispositivos apoiados pelo protocolo Fieldbus da Fundação está disponível no site da Fieldbus Foundation. Os membros da Foundation Foundation incluem mais de 350 fornecedores de controle e instrumentação líder, além de vários usuários finais.
1.4 Protocolo de Comunicação Central de Intercontrole (ICCP)
O ICCP (IEC 60870-6/tase.2) é usado para comunicação entre centros de controle, principalmente na indústria de energia. Nos EUA, as redes ICCP são frequentemente usadas para a coordenação da empresa de utilidades-utilitários com operações de transmissão, como transmissão, distribuição e usinas de energia em diferentes regiões, onde os provedores de serviços de conexão nessas regiões podem ser usados para coordenar a entrada e saída de energia entre diferentes regiões.iccp usa a porta 102/TCP.
1.5 Protocolo Modbus
O Modbus é o protocolo de controle mais popular em todos os campos devido à sua simplicidade de uso, ao download gratuito e implantação sem royalties.
Dispositivos inteligentes, como PLCs e relés, geralmente usam o protocolo Modbus ou suas variantes para se comunicar com dispositivos simples, como RTUs remotos. Além do protocolo padrão do Modbus, o Modbus + é uma das variantes mais prevalentes. Esta lista inclui uma breve descrição dos membros individuais e dos produtos fabricados por cada membro. Também é fornecida uma lista de fornecedores do Modbus, uma lista de equipamentos Modbus e uma lista de empresas que oferecem serviços de integração do sistema Modbus.
Existem várias variantes do Modbus, o Modbus RTU é um protocolo binário codificado padrão aberto, que permite a comunicação em uma conexão serial, o Modbus ASCII é um padrão codificado de ASCII aberto, que suporta conexões seriais, e o Modbus/TCP é um padrão aberto que encapsula o modbus rupload Payload em um pacote de manutenção e o modbus payload em um pacote de manutenção e o modbus rlu -p) O Modbus/TCP é um padrão aberto que encapsula a carga útil do Modbus RTU em um pacote TCP com algumas limitações nos códigos de função. Protocolo proprietário da Modicon. A Enron (ou Daniels) Modbus é o protocolo Modbus padrão com extensões de fornecedores que tratam os valores de bits 32- como um registro em vez de dois.jbus é uma versão do protocolo Modbus com variações de endereçamento menores.
Os meios de comunicação típicos do MODBUS incluem portas Ethernet e serial (RS485 de dois fios é muito comum) .Modbus geralmente se comunica na porta 502/TCP.
2 indústria de petróleo e gás
Não há protocolos proprietários mainstream óbvios para a indústria de petróleo e gás. A indústria usa uma variedade de protocolos como DNP3, IEC 60870-5 e Modbus. A Seção 1 discute esses protocolos em mais profundidade. Uma variedade de protocolos de campo, como o Foundation Fieldbus Protocol Feildbus, também pode ser encontrada em muitas instalações de petróleo e gás.
As comunicações na indústria de petróleo e gás são frequentemente transmitidas sem fio para fornecer dados de fluxo e pressão aos PLCs via RTUs e sensores. Os PLCs executam sistemas de segurança e proteção e sistemas de controle de poço. etc.
2.1 DNP3 e IEC 60870-5
Uma discussão sobre DNP3 e IEC 60870-5 é fornecida na seção da indústria de energia da Seção 5.2. Uma lista de empresas de petróleo e gás que usam DNP3 e IEC 60870-5 está disponível no site Triangle Microworks Inc., onde também pode ser encontrado um papel branco sobre os protocolos.
Os meios de comunicação típicos incluem conexões Ethernet e Serial.DNP3 normalmente usa portas 20000/UDP, 20000/TCP, 19999/UDP e 19999/TCP, enquanto o IEC 60870-5 usa normalmente 2404/UDP e 2404/TCP.
2.2 Protocolo Modbus
O MODBUS é um protocolo de controle popular no setor de petróleo e gás, conforme descrito na descrição do Modbus na Seção 5.2. Além disso, o protocolo Foundation Fieldbus é popular no campo petroquímico.
Os meios de comunicação típicos incluem portas Ethernet e serial (RS485 de dois fios é muito comum.) O Modbus geralmente é executado na porta 502/TCP.
3 indústria de tratamento de água
3.1 Protocolo DNP3
Conforme descrito na descrição do DNP3 na Seção 5.2, este protocolo também é popular no setor de tratamento de água. Os meios de comunicação típicos incluem conexões Ethernet e Serial.DNP3 normalmente usa Portas 20000/UDP, 20000/TCP, 19999/UDP e 19999/TCP.
3.2 Protocolo Modbus
Como mencionado acima na descrição do Modbus na seção sobre a indústria de energia, o Modbus é o protocolo de controle mais popular na indústria de tratamento de água. Os meios de comunicação típicos incluem barramentos Ethernet e Serial.Modbus geralmente é executado na porta 502/TCP.
4 Campo de automação de construção
No campo da automação de edifícios, a Lonworks (também conhecida como Lontalk ou ANSI/CEA 709.1b) é o protocolo de comunicação dominante, seguido pelo Dynet e vários outros protocolos de comunicação. Os meios de comunicação típicos incluem portador de linha de energia, par/Ethernet torcido, fibra óptica e RF. As principais portas de comunicação incluem 2540/UDP, 2540/TCP, 2541/UDP e 2541/TCP.
4.1 LONWORKS (Lontalk, ou ANSI/CEA 709. 1- b)
A empresa americana Echelon desenvolveu uma plataforma de rede baseada no protocolo Lonworks, também chamado de plataforma Lonworks. A plataforma é usada em muitas indústrias, incluindo fabricação de semicondutores, sistemas de controle de iluminação, sistemas de gerenciamento de energia, sistemas de HVAC, sistemas de segurança, automação doméstica, controle de eletrodomésticos, iluminação/monitoramento de rua pública e controle de postos de gasolina. Sistemas de ar condicionado e ventilação (HVAC).
ISO e IEC concederam números padrão de compatibilidade da plataforma LONWORKS ISO/IEC 14908-1, -2, -3 e -4} (ANSI/CEA -852). bem como várias outras áreas de aplicação específicas de aplicativos. A China aprovou o LONWORKS como padrão nacional de controle (GB/Z 20177. 1-2006) e como padrão para edifícios e comunidades inteligentes (GB/T 20299. 4-2006). O Conselho Europeu de Fabricantes de Equipamentos também adotou a LONWORKS como parte de seu controle e monitoramento de aparelhos domésticos - padrão de especificação de interoperabilidade de aplicação.
4.2 Dynet
O Dynet é um protocolo proprietário desenvolvido pela Dynalite (agora de propriedade da Philips Electronics). Os dispositivos da DyNET incluem seus próprios controladores programáveis e se comunicam por meio de um modelo ponto a ponto.
Os meios de comunicação típicos para o Dynet incluem Rs -485 barramento serial, RS -232 barramento serial, Ethernet e infravermelho.
4.3 Outros protocolos
Existem muitos outros protocolos usados para a construção de sistemas de automação. Os mais populares incluem Instituto, X10, ZigBee, X-Wave e KNX/Konnex.
5 Automação de processo (fabricação)
Os protocolos Fieldbus que dominam o campo de automação de processos incluem Profinet, o Fieldbus Fieldbus Foundationbus Fieldbus e o Protocolo Industrial Comum CIP e seus derivados.
5.1 Protocolo DF1
O DF1 é um protocolo de comunicação serial definido nas partes D1 e F1 do protocolo ANSI X3.28. O protocolo foi originalmente desenvolvido por Allen-Bradley (agora de propriedade da Rockwell Automation) e é comumente usado como um meio de transmitir comandos de comunicação do controlador programável (PCCC) para Allen-Bradley PLCs.
5.2 Foundation Fieldbus Protocol Fieldbus
O FieldBus Protocol Fieldbus é adequado para aplicações de controle de modulação básica e avançada, bem como a maioria dos cenários de controle discretos associados a essas funções. O FieldBus Protocol Fieldbus tem duas implementações em execução em velocidades diferentes e em diferentes meios de transmissão: o H1 é a implementação mais comum, geralmente conectando dispositivos de campo e em execução a 31,25 kbps; O HSE (Ethernet de alta velocidade) conecta o computador host, subsistemas de E/S, gateways e dispositivos de campo e é executado a 100 Mbps. Foundation Fieldbus Protocol Fieldbus foi adotado como um padrão de campo na IEC 61804.
5.3 Processar FieldBus Protocol Profibus
O Profibus foi desenvolvido pelo Departamento de Educação e Pesquisa Alemão BMBF. Ele está disponível em duas variantes, das quais a variante mais comum é o protocolo periférico (DP) descentralizado, que é normalmente usado para comunicação entre controladores centralizados e sensores/atuadores, e a outra variante é o protocolo de auto -alvo e os dispositivos de controle de arenamento, que são usados para o Sistema de Controle de Processo para Monitore e Controle de Medição de Medição. de acordo com o IEC 61158-2. PA Mesmo protocolo de comunicação básica do DP, mas a PA opera a uma velocidade de 31,25 kpbs. As redes DP e PA podem ser conectadas através de um acoplador, com DP usado como espinha dorsal. Os protocolos PROFIBUS FIELDBUS estão incluídos nos padrões IEC 61158 e IEC 61784.
5.4 Protocolo Profinet IO
O conceito PROFINET tem duas perspectivas: Profinet CBA e Profinet IO, que podem se comunicar no mesmo sistema de barramento. Eles podem ser operados individualmente ou em combinação, e o subsistema PROFINET IO pode ser usado como um sistema de CBA Profinet da outra perspectiva. O IO do PROFINET foi desenvolvido para a comunicação em tempo real (RT) e isócrono (IRT). O Profinet CBA é adequado para comunicação baseada em componentes via TCP/IP e para comunicação em tempo real em engenharia de sistemas modulares. Ambos os modos de comunicação podem ser usados em paralelo. O Profinet CBA tem um intervalo de tempo de reação de 100 ms.
O protocolo Profinet Fieldbus está incluído nos padrões IEC 61158 e IEC 61784.
5.5 Protocolo CC-Link
O CC-Link é um protocolo Fieldbus desenvolvido pela Mitsubishi Electric no Japão e amplamente adotado por outros fornecedores japoneses. Atualmente, o número total de dispositivos usando o CC-Link excede 6 milhões, cobrindo mais de 1, 000 diferentes dispositivos. A Ethernet industrial usando o protocolo CC-Link pode ser facilmente integrada às redes de TI convencionais.
Existem quatro formatos de link CC:
CC-Link CC-Link LT (versão leve para dispositivos com baixos requisitos de comunicação) Segurança do CC-Link (versão de alta confiabilidade, compatível com IEC 61508 SIL3 e ISO 13849-1 CAT 4) CC-Link IE (versão de Ethernet industrial) mídias de comunicação típicas de CC-Link incluem twisted-pair e fiberpics. A mídia de comunicação típica do CC-Link inclui cabos de pares e fibra óptica, a CC-Link Partner Association fornece uma lista de parceiros.
5.6 Protocolo Industrial Comum (CIP)
O Common Industrial Protocol (CIP) tenta fornecer uma arquitetura de comunicação unificada para toda a indústria de fabricação. O CIP é um protocolo de camada de aplicativo unificado para protocolos como Ethernet/IP, DeviceNet, componente e controle. O CIP contém um conjunto de mensagens e serviços para coletar controle, segurança, sincronização, movimento, configuração e outras informações de aplicações de automação de fabricação. O protocolo é gerenciado pela Open DeviceNet Vendors Association (ODVA).
5.7 Protocolo ControlNet
O ControlNet é uma implementação de CIP desenvolvida por Allen-Bradley que possui suporte integrado para cabos de link totalmente redundantes, e todas as comunicações estão bem programadas para um alto grau de determinismo.
A camada física do ControlNet é rg -6 cabo coaxial ou fibra óptica usando conectores BNC. O ControlNet usa a codificação de Manchester com uma velocidade de barramento de 5 Mbps. A camada de link opera em um ciclo chamado de tempo de atualização de rede (NUT). Cada porca possui duas fases, a primeira fase é reservada para transmissões regulares de tráfego para garantir oportunidades de transmissão e a segunda fase é usada para transmissões de tráfego não programadas sem garantias. Qualquer transmissão de tráfego não programada garantida. O tamanho máximo do quadro para o ControlNet é de 510 bytes.
5.8 Protocolo DeviceNet
O DeviceNet é outra implementação do CIP desenvolvida pelo Allen-Bradley.DeviceNet fica no topo da camada física da rede da área do controlador (CAN) e utiliza a tecnologia ControlNet, que é menos cara e mais robusta do que o protocolo baseado em RS tradicional -485-}.
As taxas de transferência da DeviceNet são 125 kbps, 250 kbps e 500 kbps, e o comprimento da espinha dorsal é inversamente proporcional à velocidade do barramento, ou seja, 500 metros, 250 metros e 125 metros, respectivamente. A maioria das implantações usa o modo mestre/escravo, mas as transferências ponto a ponto também podem ser usadas. Vários mestres coexistem em uma única rede lógica.
5.9 Protocolo Ethernet/IP
Ethernet/IP é uma implementação do protocolo CIP desenvolvido pela Rockwell Automation. A camada de aplicação do protocolo é CIP. Ethernet/IP é um protocolo de camada de aplicativo criado na parte superior da pilha TCP/IP padrão, que trata todos os dispositivos na rede como um conjunto unificado de "objetos", utilizando a infraestrutura Ethernet existente na parte inferior (independentemente da velocidade). Toda a pilha Ethernet/IP pode ser implementada em software em um processador de uso geral sem a necessidade de uma matriz de portão programável de ASIC ou campo (FPGA) .Ethernet/IP utiliza 44818/TCP para mensagens explícitas e 2222/UDP para mensagens implícitas.
5.10 Protocolo Ethercat
O EtherCat (Ethernet for Control Automation Technology) é um protocolo Ethernet para a Tecnologia de Automação de Controle com um EtherType de 0 x88a4, o que torna o IP rotável inserindo dados do quadro em pacotes UDP. O Ethercat não usa um modelo por nó por ciclo. Em vez de processar um quadro por nó por ciclo (tempo de atualização), o EtherCat usa um modo "on-the-fly". Em vez de simplesmente receber os quadros Ethernet dos dispositivos, o Ethercat lê os dados enviados aos dispositivos à medida que passa por eles, interpreta e copia -os como dados de processo em cada nó e insere da mesma forma os dados de entrada à medida que passa. dados conforme o datagrama passa. Muitos nós podem ser abordados com um único quadro.
As redes Ethercat podem ser integradas por gateways com Canopen, DeviceNet, Profibus e outros protocolos. O EtherCat Technology Group é uma organização internacional de usuários e fornecedores; Em agosto de 2009, consiste em mais de 1.100 empresas de 47 países. O Ethercat é incluído como um protocolo de campo no IEC 61158 e IEC 61788 e nos protocolos IEC 61158 e IEC 61789. O Ethercat como um protocolo Fieldbus está incluído nos padrões IEC 61158 e IEC 61784. O Ethercat usa as portas 34980/UDP e 34980/TCP para roteamento entre Ethernet LANS.
5.11 Protocolo EGD (Ethernet Global Data)
O protocolo Ethernet Global Data (EGD) é um mecanismo de comunicação que permite que uma CPU compartilhe uma parte de sua memória interna com uma ou mais outras CPUs a uma taxa de ciclo programada regularmente. Certos PLCs da GE FANUC usam o protocolo EGD.
5.12 Protocolo FINS
O FINS é um protocolo desenvolvido pela Omron (uma empresa de controle japonês) e usado em seus PLCs mais recentes. Geralmente é executado em sistemas habilitados para IP usando a porta 9600/UDP.
5.13 Protocolo de link do host
O link do host é um protocolo desenvolvido pela OMRON para sua série PLC mais antiga, no entanto, muitos PLCs OMRON mais recentes ainda podem se comunicar usando o protocolo HostLink. É um protocolo de barramento RS -232 com base no código ASCII.
5.14 Protocolo Sercos (sistema de comunicação em tempo real serial)
Os Sercos possuem requisitos rigorosos em tempo real e é particularmente adequado para controle de movimento em áreas como corte e formação de metal, montagem da máquina, embalagem, robótica, impressão e manuseio de materiais. O protocolo é gerenciado pela Sercos International e a versão atual é Sercos III. Os Sercos são definidos em detalhes nos padrões IEC 61158 e IEC 61784.
5.15 SRTP (protocolo de transferência de solicitação de serviço)
O SRTP é um protocolo para comunicação de comando e dados com o PLC através do PC. É usado pelo GE FANUC PLCS como um protocolo de comunicação da camada de aplicativo.
5.16 Protocolo Sinec H1
O Sinec H1 é um protocolo de camada de transporte desenvolvido pela Siemens, nos quais diferentes protocolos de camada de aplicação podem ser executados. As grandes características de largura de banda deste protocolo o tornam ideal para a transmissão de grandes volumes de dados.