Платы промышленной связи

Платы промышленной связи для промышленных компьютеров

Платы промышленной связи расширяют коммуникационные возможности промышленного компьютера, контроллера или embedded-платформы и обеспечивают подключение к последовательным интерфейсам и промышленным сетям.

В зависимости от модели используются интерфейсы PCI, PCI Express, Mini PCIe, PCI-104 и другие форм-факторы, а внешняя сторона платы может поддерживать RS-232/422/485, CAN, CAN FD или специализированные industrial fieldbus protocols.

PCI и PCI Express communication cards

PCI и PCI Express являются распространёнными host-интерфейсами для установки коммуникационных плат в промышленные компьютеры.

При подборе необходимо учитывать не только физический тип слота, но и совместимость с операционной системой, драйвером и конкретной программной платформой.

Наличие физически совместимого PCIe-разъёма само по себе не гарантирует программную совместимость платы и системы.

RS-232, RS-422 и RS-485

Многопортовые serial communication cards позволяют добавить промышленному компьютеру дополнительные последовательные интерфейсы для подключения контроллеров, измерительного оборудования, приводов, терминалов и других устройств.

В зависимости от модели один порт может поддерживать только RS-232 либо переключаемые RS-232/422/485.

Наличие RS-485 не означает автоматическую поддержку Modbus RTU или другого прикладного протокола — протокол реализуется программным обеспечением host-системы.

Количество последовательных портов

Communication cards могут иметь 2, 4, 8 и более последовательных каналов.

При выборе необходимо учитывать не только количество портов, но и возможность независимой настройки интерфейса каждого канала, максимальную скорость передачи, FIFO, защиту и тип внешнего подключения.

CAN communication cards

CAN-платы используются для подключения промышленного компьютера к одной или нескольким CAN-сетям.

При выборе необходимо учитывать количество CAN-каналов, максимальную скорость, поддерживаемые режимы работы, наличие встроенного терминатора и гальванической изоляции.

Поддержка физической CAN-шины сама по себе не означает наличие встроенного CANopen, DeviceNet или другого прикладного протокола.

CAN FD

CAN FD расширяет классический CAN за счёт увеличенного payload и более высокой скорости передачи данных в data phase.

Поддержку CAN FD необходимо проверять отдельно — обычная CAN-плата не становится CAN FD совместимой только благодаря одинаковому физическому интерфейсу.

CANopen

Специализированные CANopen communication cards могут выполнять функции CANopen Master или Slave и предоставлять host-приложению готовый protocol stack или SDK.

При выборе необходимо проверять именно роль устройства в сети, доступные функции библиотеки и ограничения по количеству подключаемых узлов.

DeviceNet

DeviceNet communication boards используются для подключения PC-based системы к устройствам DeviceNet и могут выполнять функции Master или Slave в зависимости от модели.

Наличие CAN controller не означает автоматическую поддержку DeviceNet — для этого необходим соответствующий protocol stack.

PROFIBUS

PROFIBUS communication cards позволяют использовать промышленный компьютер как участника PROFIBUS-сети.

В зависимости от модели могут поддерживаться различные роли и режимы обмена. При подборе необходимо проверять версию протокола, роль устройства и программные средства конфигурирования.

PROFINET

PROFINET communication modules используются для интеграции PC-based оборудования с сетями Industrial Ethernet.

Обычный Ethernet-порт не является автоматически PROFINET-интерфейсом. Требуется соответствующий protocol stack и поддерживаемая роль устройства.

EtherNet/IP

Платы EtherNet/IP позволяют промышленному компьютеру взаимодействовать с оборудованием, использующим CIP поверх Industrial Ethernet.

При выборе необходимо различать Scanner, Adapter и другие поддерживаемые роли.

EtherCAT communication cards

EtherCAT communication card обеспечивает подключение host-системы к EtherCAT-сети.

При этом необходимо различать обычную EtherCAT communication card и специализированную motion-control card. Если основная функция платы заключается в обмене данными с EtherCAT I/O и другими устройствами, она относится к промышленной связи. Если плата содержит специализированные функции управления осями, интерполяции и синхронизации движения, она относится к Motion Control.

Платы промышленной связи и Motion Control

Motion Control ориентирован на управление положением, скоростью и траекторией приводов.

Плата промышленной связи обеспечивает коммуникационный интерфейс между host-компьютером и промышленной сетью.

Наличие EtherCAT не определяет категорию устройства — необходимо проверять фактическую функциональность платы.

Платы промышленной связи и Remote I/O

Remote I/O непосредственно принимает или выдаёт физические DI, DO, AI, AO, RTD, thermocouple и другие сигналы.

Communication card, напротив, устанавливается в host-систему и обеспечивает ей доступ к промышленному интерфейсу или сети.

Поэтому CANopen, PROFIBUS или PROFINET I/O-модуль не следует относить к communication cards только из-за используемого протокола.

Платы промышленной связи и сетевые интерфейсные платы

Сетевая интерфейсная плата обеспечивает обычное Ethernet-подключение компьютера.

Industrial fieldbus card реализует специализированный промышленный протокол или коммуникационный интерфейс, например CAN, PROFIBUS, PROFINET, EtherCAT или DeviceNet.

Промышленное исполнение обычной Ethernet NIC само по себе не делает её fieldbus communication card.

Платы промышленной связи и шлюзы протоколов

Шлюз промышленного протокола является самостоятельным устройством, которое преобразует данные между различными промышленными сетями или протоколами.

Communication card устанавливается непосредственно в PC, IPC или embedded-платформу и предоставляет коммуникационный интерфейс host-системе.

Гальваническая изоляция

Изолированные коммуникационные порты помогают уменьшить влияние разности потенциалов и электрических помех между промышленным компьютером и внешним оборудованием.

Необходимо учитывать не только наличие изоляции, но и её схему и заявленное производителем испытательное напряжение.

Защита от перенапряжений

Некоторые industrial communication cards имеют встроенную surge и ESD protection.

Наличие такой защиты не заменяет проектирование общей системы защиты интерфейсных линий и правильное заземление оборудования.

Терминирование CAN и RS-485

Для CAN и RS-485 необходимо учитывать требования к терминаторам линии.

Отдельные платы имеют встроенные или переключаемые termination resistors, однако эту функцию необходимо проверять по документации конкретной модели.

Master, Slave, Controller и Device

Для промышленных протоколов важно указывать не только название сети, но и роль, которую communication card способна выполнять.

CANopen Master и CANopen Slave, PROFINET Controller и Device, EtherNet/IP Scanner и Adapter имеют различное назначение и не являются взаимозаменяемыми функциями.

Драйверы и SDK

Communication card обычно требует драйвера и программного API для взаимодействия с host-приложением.

При подборе необходимо проверить поддержку Windows или Linux, архитектуру ОС, доступные DLL, API, sample code и совместимость версии драйвера с конкретной платой.

Mini PCIe и embedded communication modules

Mini PCIe и аналогичные встроенные модули используются для добавления industrial fieldbus или serial communication в компактные промышленные компьютеры и контроллеры.

Совпадение физического форм-фактора Mini PCIe не означает, что конкретный host поддерживает электрический интерфейс и firmware конкретного communication module.

Как выбрать плату промышленной связи

Сначала определяется промышленный интерфейс или протокол, к которому необходимо подключить компьютер. Затем выбираются роль устройства в сети, количество портов, host-интерфейс платы и требования к изоляции и защите.

После этого необходимо проверить операционную систему, драйверы, SDK и совместимость с используемым программным обеспечением.

Основные параметры при подборе

• тип communication card;
• host-интерфейс — PCI, PCIe, Mini PCIe, PCI-104;
• количество коммуникационных каналов;
• RS-232;
• RS-422;
• RS-485;
• CAN;
• CAN FD;
• CANopen;
• DeviceNet;
• PROFIBUS;
• PROFINET;
• EtherCAT;
• EtherNet/IP;
• роль Master/Slave или Controller/Device;
• максимальная скорость передачи;
• гальваническая изоляция;
• surge protection;
• встроенный termination resistor;
• тип внешнего разъёма;
• операционная система;
• драйвер и SDK;
• рабочая температура.

Подбор платы промышленной связи под проект

Для подбора желательно предоставить модель промышленного компьютера, требуемый интерфейс или fieldbus, роль устройства в сети, количество каналов, операционную систему и описание подключаемого оборудования.

HPI Networks поможет подобрать communication card, проверить совместимость host-интерфейса, драйвера и SDK, поддерживаемую роль промышленного протокола и необходимые параметры электрической защиты.