Industrielle protokoller – PROFINET, EtherNet/IP, Modbus
PLC’en taler PROFINET, energimåleren Modbus og servodrevet EtherCAT. Her gennemgår vi, hvad der adskiller de mest udbredte industrielle protokoller, hvor de bruges, og hvornår du har brug for en gateway for at få dem til at tale sammen.
- PROFINET – protokollen i Siemens-verdenen og den mest udbredte i Europa. Ethernet med realtid til I/O og drev.
- EtherNet/IP – Rockwell (Allen-Bradley) og Omron. Dominerer i Nordamerika.
- Modbus TCP/RTU – enkel og åben. Findes i næsten alt fra elmålere til frekvensomformere.
- EtherCAT og CAN – EtherCAT til hurtig motion control, CANopen og J1939 i maskiner og køretøjer.
- OPC UA – til data opad mod SCADA, MES og skyen, ikke til hurtig I/O.
- Taler to enheder forskellige protokoller, er der brug for en gateway. Det samme kabel er ikke nok.
Hvorfor findes der så mange protokoller?
Fra 1980’erne erstattede feltbusserne de tykke kabelbundter mellem PLC og sensorer. Hver stor producent drev sin egen standard: Siemens stod bag PROFIBUS, Allen-Bradley bag DeviceNet, og Bosch udviklede CAN til biler. Da Ethernet tog over, blev tankegangen bevaret. PROFINET er i praksis efterfølgeren til PROFIBUS, og EtherNet/IP bygger på det samme applikationslag (CIP) som DeviceNet.
Kablet og stikket kan altså se ens ud, men enhederne taler forskellige sprog. Oftest er det PLC’en, der afgør det: vælger kunden Siemens, bliver det PROFINET, vælger kunden Rockwell, bliver det EtherNet/IP. Alt, der ikke taler samme sprog, har brug for en oversætter.

De mest udbredte protokoller i korte træk
| Protokol | Medie | Typisk anvendelse | Udbredt hos |
|---|---|---|---|
| PROFINET | Ethernet | I/O, drev og robotceller. Varianten IRT klarer synkron motion control. | Siemens og mange andre. Størst i Europa. |
| EtherNet/IP | Ethernet | I/O og drev. Bygger på CIP. | Rockwell (Allen-Bradley) og Omron. Størst i Nordamerika. |
| Modbus TCP | Ethernet | Enkel aflæsning og styring: målere, omformere, HMI og SCADA. | Næsten alle producenter. Åben siden 1979. |
| Modbus RTU | RS-485 | Som Modbus TCP, men serielt, op til 247 slaver på én bus. | Ældre og enklere udstyr, energimåling. |
| EtherCAT | Ethernet | Hurtig motion control med korte cyklustider. | Beckhoff og mange servo- og I/O-producenter. |
| CANopen, J1939 | CAN | Indlejrede systemer, mobile maskiner og køretøjer. | CANopen i maskiner, J1939 i lastbiler og arbejdsmaskiner. |
| PROFIBUS | RS-485, MBP | Eksisterende anlæg (DP) og procesindustri (PA). | Siemens. Erstattes gradvist af PROFINET. |
| OPC UA | Ethernet | Data til SCADA, MES og skyen med indbygget sikkerhed. | Leverandøruafhængig, IEC 62541. |
| IO-Link | Treleder-kabel | Sensorer og aktuatorer med parametrering og diagnose. | Alle store sensorproducenter, IEC 61131-9. |
Nogle detaljer er gode at kende. PROFINET-enheder identificeres med et enhedsnavn og beskrives i en GSDML-fil, EtherNet/IP-enheder i en EDS-fil. Modbus har ingen sådan beskrivelse, så du har brug for producentens registerliste. EtherCAT behandler rammerne, mens de passerer hver slave, og kræver derfor særlig hardware i enhederne. IO-Link er ikke et netværk, men en punkt-til-punkt-forbindelse på højst 20 meter mellem sensoren og en IO-Link-master, som til gengæld sidder på feltbussen.
Hvor bruges hvilken protokol?
Valget styres af branche, region og det udstyr, der allerede findes. Nogle typiske eksempler:
- Fabrik og maskinbyggere – PROFINET eller EtherNet/IP afhængigt af kundens PLC. En maskine, der sælges i både Europa og USA, har ofte brug for begge. IO-Link bruges mere og mere til sensorerne tættest på processen.
- Køretøjer og mobile maskiner – CAN dominerer. J1939 i lastbiler, traktorer og entreprenørmaskiner, CANopen i lifte, trucks og AGV’er.
- Energi og elnet – Modbus i elmålere, invertere og batterilagre. I koblingsstationer bruges IEC 61850 og IEC 60870-5-104, som ofte skal oversættes til Modbus eller DNP3.
- Vand, spildevand og bygninger – Modbus RTU og TCP mod SCADA. OPC UA og MQTT, når data skal videre til overordnede systemer.
- Jernbane – egne togprotokoller som MVB, WTB og TRDP efter standardserien IEC 61375, med gateways mod Ethernet, seriel og CAN.
- Medicoteknik og laboratorier – CANopen og serielle interfaces inde i instrumenter og apparater.
- Halvledere og elektronik – SECS/GEM mellem produktionsudstyret og fabrikkens overordnede systemer.
Hvornår har du brug for en protokolgateway?
En gateway er nødvendig, når to enheder taler forskellige protokoller, for eksempel når en Modbus-måler skal aflæses af en Siemens-PLC. Den er oftest master eller klient på den ene side og slave eller enhed på den anden. Den henter data cyklisk og lægger dem i PLC’ens procesbillede, så programmet ser værdierne som almindelige ind- og udgange.

| Hvis du har brug for at … | … så vælg |
|---|---|
| Læse Modbus-udstyr fra en PROFINET-PLC | Gateway fra Modbus til PROFINET |
| Forbinde en CANopen- eller J1939-maskine med en Rockwell-PLC | Gateway fra CAN til EtherNet/IP |
| Tilslutte Modbus- eller Ethernet-enheder til en ældre PROFIBUS-PLC | Gateway med PROFIBUS-slave |
| Læse Modbus RTU fra SCADA over netværket | Modbus-gateway fra RTU til TCP |
| Sende maskindata til MES eller skyen | IIoT-gateway med OPC UA eller MQTT |
| Tilslutte en PC til CAN-bussen til test og service | CAN-interface til USB eller PCIe |
| Få RS-232- eller RS-485-enheder på Ethernet uden at skifte protokol | Seriel device server |
En gateway passer til I/O-data og måleværdier, men ikke til synkroniseret motion control. Her bør drev og PLC tale samme protokol.
Almindelige fejl
- Samme stik betyder ikke samme protokol. PROFINET- og EtherNet/IP-enheder kan dele kabel og switch, men de udveksler ingen data med hinanden.
- Registerlisten mangler. Modbus sender kun 16-bit-registre. Uden producentens registerliste ved du ikke, hvad der er temperatur, og hvad der er status, eller i hvilken rækkefølge ordene i en 32-bit-værdi kommer.
- Multicast fylder nettet. EtherNet/IP sender ofte I/O-data som multicast. Uden IGMP snooping i switchene sendes trafikken ud på alle porte og kan overbelaste simple enheder.
- For lille dataområde. Kontrollér, hvor mange byte gatewayen kan håndtere i hver retning, og hvor hurtigt den opdaterer. Det sætter grænsen for, hvor mange enheder du kan tilslutte.
- Forkert protokol til opgaven. OPC UA er fremragende til at sende data opad, men erstatter ikke en realtidsprotokol mod I/O og drev.
Gateways og interfaces hos SCN
Vi har protokolgateways fra blandt andre Moxa, HMS Networks (Ixxat), Weintek og Duagon. De dækker Modbus, PROFINET, EtherNet/IP, PROFIBUS, EtherCAT, CANopen, J1939 og OPC UA og også togprotokoller som TRDP og MVB. I sortimentet findes også CAN-interfaces til PC og serielle konvertere.
Eksempler fra vores sortiment
MoxaMGate 5103 Modbus til PROFINET-gatewayForbinder Modbus RTU/ASCII/TCP- og EtherNet/IP-enheder med PROFINET som IO-device, med op til 512 byte ind- og udgangsdata.Se produktet →
HMS NetworksIxxat CAN@net NT 200Gateway og bro mellem CAN og Ethernet med to CAN-kanaler og MQTT til cloud-forbindelser.Se produktet →
WeintekcMT-G01X IIoT-gateway med OPC UA og MQTTIIoT-gateway med OPC UA-server og MQTT, der forbinder PLC’er og maskiner med overordnede systemer.Se produktet →Ofte stillede spørgsmål
Hvad er forskellen på PROFIBUS og PROFINET?
PROFIBUS er en seriel feltbus over RS-485 med op til 12 Mbit/s. PROFINET bygger på Ethernet, giver mere båndbredde og bedre diagnose og er det, der bygges nyt med i dag. Begge forvaltes af samme brancheorganisation, PI.
Er Modbus TCP og Modbus RTU det samme?
De bruger samme datamodel og funktionskoder, men forskellig transport. RTU går serielt over RS-485 eller RS-232, TCP over Ethernet. En enkel Modbus-gateway oversætter mellem dem.
Kan PROFINET og EtherNet/IP findes i samme netværk?
Ja, de kan dele kabler og switche. Men enhederne udveksler ikke data direkte. Til det kræves en gateway eller en controller, der taler begge protokoller.
Hvad adskiller EtherCAT fra PROFINET?
EtherCAT læser og skriver data, mens rammen passerer hver slave, hvilket giver meget korte cyklustider til motion control. PROFINET bruges bredt til I/O og drev og har varianten IRT til krævende synkron motion control.
Er OPC UA en feltbusprotokol?
Nej, OPC UA bruges primært til at udveksle data mellem maskiner og overordnede systemer som SCADA, MES og skyen. Den har indbygget sikkerhed med certifikater og kryptering. Der findes en variant til feltniveauet, OPC UA FX, men den er endnu ikke lige så udbredt.
Har du brug for at få to systemer til at tale sammen? Beskriv udstyret og protokollerne for vores ingeniører – du får svar inden for 24 timer.
Spørg en ingeniør
