У цьому матеріалі розглядаються основи, історія та особливості комунікаційних протоколів, які використовуються в системах промислової автоматизації — від перевірених часом рішень до сучасних високошвидкісних технологій обміну даними між пристроями.

Вступ

Швидкісна передача даних між різними пристроями та програмними системами — ключовий елемент будь-якої системи промислової автоматизації. Можна навіть сказати, що обмін даними в реальному часі та координація дій між елементами мережі — це і є суть управління процесами й автоматизації загалом.

З огляду на це, цілком логічно звернутися до теми стандартів і протоколів, які забезпечують ефективну взаємодію між обладнанням від різних виробників.

Комунікаційні протоколи — це окрема галузь інформатики зі складною та багаторічною історією (не без «війни» між науковцями й гравцями ринку), а також з довгим переліком стандартів, що з'являються ще з 1970-х років і створюються для найрізноманітніших задач та технологій.

У цій статті ми зосередимось передусім на протоколах, які застосовуються в промисловій автоматизації, тобто тих, що є найбільш актуальними для всіх, хто цікавиться цією галуззю.

Що таке промислові комунікаційні протоколи?

Комунікаційний протокол — це набір правил, які визначають порядок обміну даними між різними мережевими пристроями та програмними системами. Як правило, такі протоколи включають перелік формальних вимог і стандартів, зокрема синтаксис, обмеження, процедури, механізми відновлення після помилок та синхронізацію обміну.

У мережевій передачі даних комунікаційні протоколи виконують подібну роль до мов програмування в обчисленнях. Так само, як мови програмування мають свій синтаксис (команди, вирази, розділові знаки, контекст та інші структурні елементи), щоб формалізувати інструкції для виконання обчислень, протоколи визначають, як саме мережеві пристрої повинні взаємодіяти між собою. Протоколи також можна порівняти з алгоритмами — залежно від того, який аспект ви хочете підкреслити.

У промисловій автоматизації протоколи використовуються як апаратними, так і програмними засобами — або комбінацією обох.

Типи моделей обміну повідомленнями в комунікаційних протоколах

У протоколах мережевої комунікації існує велика кількість структурних моделей обміну даними. У промислових комунікаційних протоколах найчастіше використовуються дві моделі: «запит–відповідь» та «публікація–підписка».

Модель «запит–відповідь»

Це одна з найпоширеніших схем обміну повідомленнями як у промисловій автоматизації, так і в загальній мережевій взаємодії. Згідно з цією моделлю, клієнт або ініціатор — комп’ютер, програма чи інший пристрій у мережі — надсилає запит на отримання даних або послуги до сервера (виконавця запиту), яким може бути будь-який пристрій або ПЗ, здатне надати необхідну інформацію.

Модель «публікація–підписка»

У цій моделі повідомлення не передаються безпосередньо від відправника до отримувача. Натомість використовується проміжна ланка — посередницький вузол. Відправники (паблішери) формують повідомлення у вигляді категорій або тем і передають їх цьому вузлу. Він, у свою чергу, розсилає дані всім підписникам (сабскрайберам), які зацікавлені у відповідних темах.

Окрім цих двох основних, у промислових протоколах також застосовуються інші моделі обміну: асинхронна передача повідомлень, різні типи мультикасту, черги повідомлень, message brokers та інші механізми доставки.

Набори протоколів

Для забезпечення повноцінного обміну даними між різними компонентами сучасної мережі промислової автоматизації зазвичай потрібно використання кількох різних комунікаційних протоколів. Групу пов’язаних між собою протоколів, які були розроблені для спільної роботи й охоплюють різні аспекти взаємодії, називають набором протоколів (protocol suite або protocol stack, іноді також — родина протоколів).

Щоб спростити розробку та впровадження таких протоколів, їх часто створюють для виконання вузькоспеціалізованих завдань або для забезпечення зв’язку між певними типами мережевих пристроїв. Кожен протокол у наборі зазвичай взаємодіє щонайменше з одним або двома іншими, тому структура набору має вигляд шарової моделі.

Нижчі шари такої моделі зазвичай відповідають за фізичну комунікацію з апаратним забезпеченням, тоді як кожен наступний шар додає нові можливості та підтримку більш складних мережевих середовищ.

Історія комунікаційних протоколів

Поява терміна комунікаційний протокол відноситься до другої половини 1960-х років. Перші згадки про такі протоколи пов’язані з мережею ARPANET (мережа Агентства передових оборонних дослідницьких проєктів США), яка стала першою загальнодоступною комп’ютерною мережею. Вона була запущена у 1969 році й виведена з експлуатації у 1989-му. Початковим протоколом для ARPANET став 1822, який визначав правила передачі повідомлень до IMP (процесора інтерфейсних повідомлень).

У 1970 році в мережі ARPANET було реалізовано Network Control Protocol (NCP). Він став одним із перших прикладів багаторівневої архітектури протоколів: його інтерфейс дозволяв програмному забезпеченню взаємодіяти між собою в межах мережі ARPANET, використовуючи для цього протоколи вищого рівня. Того ж року був сформульований Transmission Control Program (TCP) — розроблений Робертом Каном і Вінтоном Серфом.

Наступною важливою віхою стало створення у 1976 році стандарту X.25 — на основі віртуальних каналів, розробленого організацією ITU-T. Паралельно великі виробники обчислювальної техніки почали створювати власні закриті протоколи — наприклад, Xerox Network Systems або Systems Network Architecture (SNA) від IBM.

У 1982 році Міністерство оборони США оголосило TCP/IP офіційним стандартом комунікаційних протоколів для всіх військових комп’ютерних мереж. TCP/IP був впроваджений у супутниковій мережі SATNET (яка стала частиною майбутнього Інтернету) в 1982 році, а в ARPANET — у 1983-му. Упродовж 1980-х TCP/IP поступово перетворився на складний модульний стек протоколів і став основою формування сучасного Інтернету.

Війна протоколів

Так звана «війна протоколів» — це період, який тривав приблизно з 1970-х до початку 1990-х років, коли в міжнародному науково-технічному середовищі — серед окремих дослідників, наукових груп і організацій — точилася напружена дискусія щодо того, який набір комунікаційних протоколів забезпечить найкращу продуктивність мереж.

По суті, йшлося про протистояння двох фундаментальних архітектур комунікаційних стандартів: TCP/IP, розробленої Міністерством оборони США, та європейських стандартів, зокрема X.25, а згодом і OSI (Open Systems Interconnection), які були результатом роботи дослідників переважно з Великої Британії та Франції.

Витоки «конфлікту»

Дискусії навколо стандартів комунікаційних інтерфейсів для комп’ютерних мереж почалися ще на початку 1970-х років, коли світова спільнота дослідників у галузі комп’ютерних наук уперше зіткнулася з потребою створити універсальний набір стандартів для обміну даними між різними апаратними та програмними компонентами комп’ютерної мережі.

Спочатку це було зіткнення двох різних бачень і підходів до побудови комунікаційної інфраструктури — між піонерами комп’ютерних наук і телекомунікаційними компаніями, переважно в США та Великій Британії. Такі компанії, як AT&T у США та PTT (пошта, телеграф і телефон) у Великій Британії, мали монополію на інфраструктуру зв’язку й логічно прагнули зберегти традиційне використання наявних мереж — здебільшого для телефонії та телеграфії.

Натомість новаторські вчені й дослідники в галузі комп’ютерних наук — зокрема Пол Баран у США та Дональд Девіс у Великій Британії — просували прогресивну концепцію пакетної комутації в мережах передачі даних, за якої інформація розбивається на блоки (пакети) та передається через розподілену мережу.

TCP/IP проти X.25

Першу версію протоколу Transmission Control Program (TCP), який згодом еволюціонував у TCP/IP, було сформульовано у 1974 році. Дослідження у напрямку створення універсального мережевого протоколу підтримувались інфраструктурою ARPANET, а самі дослідники з ARPANET входили до складу International Networking Working Group — міжнародної робочої групи, створеної для розробки протоколу міжмережевої взаємодії. У цій групі також брали участь експерти з European Informatics Network, французького проєкту CYCLADES та британські вчені, які працювали над мережею NPL.

Метою міжнародного співробітництва було досягнення спільної згоди щодо універсального протоколу для зв’язку «від кінця до кінця». Однак дискусія між прихильниками двох різних підходів до передачі даних — датаграм і віртуальних каналів — перетворила цей процес на справжнє протистояння. У звіті журналу Computerworld про спробу створення стандартного інтерфейсу для мереж з пакетною комутацією цей процес описували як «битву за стандарти доступу».

Європейські поштово-телеграфні компанії (PTT) розробили та активно просували стандарт X.25, який базувався на концепції віртуальних з’єднань, на противагу підходу з використанням датаграм.

Нижче кілька слів про ці два підходи до передачі даних.

Що таке концепція датаграм?

У режимі датаграм передача даних здійснюється без встановлення з’єднання — кожен пакет (або датаграма) передається окремо, незалежно від інших. Такий підхід називається "connectionless" — безз’єднаний. Кожен пакет містить всю необхідну інформацію для маршрутизації, тому навіть пакети одного повідомлення можуть іти різними маршрутами і приходити в різному порядку.

Що таке концепція віртуальних каналів (віртуальних з’єднань)?
Віртуальні канали (або віртуальні з’єднання) — це орієнтований на з’єднання підхід, у якому передача даних відбувається через попередньо встановлений логічний маршрут. Усі пакети передаються впорядковано, через той самий маршрут, і немає потреби дублювати інформацію про маршрутизацію у кожному пакеті. Такий підхід імітує принцип роботи фізичних ліній зв’язку і забезпечує вищу ефективність передачі.

Як TCP розділився на TCP/IP?

Оригінальний Transmission Control Program, який включав обидва підходи — і віртуальні з’єднання, і датаграми, — у 1978 році був розділений на два протоколи. TCP (Transmission Control Protocol) став відповідати за з’єднання і доставку даних, а IP (Internet Protocol) — за безз’єднану маршрутизацію пакетів.

Що таке TCP/IP або стек інтернет-протоколів?

Протокол, спочатку відомий як IP/TCP, у версії 4 був встановлений у SATNET у 1982 році, а в ARPANET у 1983 році, після чого його прийняли як стандартну модель мережевої взаємодії. Сьогодні цей протокол відомий як TCP/IP, або стек інтернет-протоколів (також його іноді називають DARPA model, ARPANET model або DoD model — модель Міноборони США).

TCP/IP об’єднує кілька рівнів протоколів і використовує різні підходи до передачі даних — від безз’єднаної маршрутизації до контрольованої доставки. Він став основою сучасного Інтернету.

Що таке модель OSI?

Модель OSI (Open Systems Interconnection) — це еталонна модель взаємодії відкритих систем, яка була описана наприкінці 1970-х і офіційно опублікована у 1984 році. Модель OSI слугує основою для розробки стандартів ISO у сфері мережевої взаємодії. Вона поділяє функції зв’язку між системами на сім логічних рівнів:

• Фізичний (Physical),
• Канальний (Data Link),
• Мережевий (Network),
• Транспортний (Transport),
• Сеансовий (Session),
• Представлення (Presentation),
• Застосунковий (Application).

Інтернет-протоколи vs. OSI-модель

Інтернет-протокол TCP/IP має іншу архітектуру, ніж модель OSI. Зокрема:

Фізичний і канальний рівні в TCP/IP об’єднані в один — link layer;

Сеансовий, рівень представлення та застосунковий рівень — зведені до одного застосункового рівня (Application Layer).

Через відмінність підходів дискусія між прихильниками обох моделей розгорілася настільки сильно, що історики ІТ-сфери охрестили цей період (кінець 1980-х — середина 1990-х) як "війна стандартів Інтернет–OSI" (Internet–OSI Standards War).

Хто переміг у цій "війні"?
Перемогу здобула модель TCP/IP, яка продовжила розвиватися і згодом еволюціонувала у IPv6 — найновішу версію інтернет-протоколу.

Попри те, що OSI-модель не набула такого ж масового впровадження, вона не втратила актуальності й досі застосовується у деяких галузях, зокрема у хмарних обчисленнях. А стандарт X.25, хоч і втратив масову популярність, теж не зник і використовується в окремих нішах ринку.

Промислові комунікаційні протоколи

У сфері автоматизації — як промислової, так і в інших галузях — існує велика кількість протоколів зв’язку, які забезпечують ефективну взаємодію між машинами, пристроями та програмними рішеннями. І це цілком логічно, враховуючи різноманіття технологій автоматизації та широкий спектр задач, які виникають у різних галузях виробництва та інженерії.

Тож давайте розглянемо найвідоміші та найпоширеніші протоколи промислових комунікацій, знання яких буде корисним кожному, хто працює в цій сфері.

MQTT

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) — це легкий мережевий протокол на основі архітектури “публікація-підписка” (publish/subscribe), який використовується для передачі повідомлень між пристроями. Його було спеціально розроблено для віддалених об'єктів з високою затримкою, обмеженою пропускною здатністю та ненадійним зв’язком.

Завдяки простоті та універсальності MQTT сьогодні є одним із основних протоколів обміну повідомленнями в IIoT (промисловий інтернет речей) і поступово стає де-факто відкритим стандартом для взаємодії IoT-пристроїв у вбудованих системах.

Коротка історія протоколу MQTT

MQTT був створений у 1999 році інженерами Енді Стенфорд-Кларком (Andy Stanford-Clark) та Арленом Ніппером (Arlen Nipper), які працювали в IBM. Первісна мета — розробити ефективний та "легкий" протокол, який міг би замінити дорогі супутникові канали зв’язку в системах SCADA для моніторингу нафтопроводів.

У 2013 році IBM передала специфікацію протоколу (версія 3.1) організації OASIS (некомерційний консорціум, що займається розвитком відкритих стандартів у сфері IoT, хмарних сервісів, робототехніки тощо). Через рік, у 2014, OASIS опублікувала версію 3.1.1 вже як відкритий стандарт. У 2019 році з’явилася значно вдосконалена версія 5.

Цікаво, що назва MQTT трохи вводить в оману: хоча вона розшифровується як Message Queuing Telemetry Transport, сам протокол не використовує черги повідомлень (queues). Спочатку протокол мав назву MQ Telemetry Transport, де “MQ” походить від IBM MQ — лінійки продуктів для чергування повідомлень. Згодом, у процесі стандартизації, офіційна назва була MQ Telemetry Protocol (MQTP), однак у документації найчастіше використовувався варіант MQTT — і він залишився як основна назва.

Що таке MQTT Sparkplug?

Sparkplug — це відкрита специфікація, яка дозволяє клієнтам MQTT легко обмінюватися даними з різних систем, пристроїв, датчиків тощо. Вона створена спеціально для промислових застосувань на основі MQTT і забезпечує єдину структуру даних та правила їх обробки в середовищах OT (операційні технології).

Розробкою Sparkplug спочатку займалась компанія Cirrus Link, а зараз специфікацію розвиває Eclipse Foundation в рамках проєкту Eclipse Tahu.

Sparkplug вперше вийшов у 2015 році й відтоді слугує як “спільна мова” для промислових систем, побудованих на MQTT. Він визначає:

• як саме мають виглядати повідомлення;
• як публікувати/отримувати дані;
• як забезпечити повну сумісність і безпеку передачі.

Особливості Sparkplug

• Вимагає TLS для шифрування всього трафіку;
• Не дозволяє відкриті порти для нових пристроїв;
• Дозволяє інтегрувати дані з пристроїв, які не підтримують MQTT, а також з інших протоколів, таких як OPC UA та Modbus;
• Працює разом з MQTT-брокером, який відповідає за розповсюдження повідомлень.

---

OPC

OPC (Open Platform Communications) — це незалежний від платформи набір комунікаційних протоколів, створений для промислової автоматизації. Первісно він базувався на технологіях OLE (Object Linking and Embedding), COM (Component Object Model) та DCOM (Distributed COM), розроблених компанією Microsoft для операційної системи Windows.

OPC був спочатку орієнтований на процесний контроль, але з часом отримав широке застосування в різноманітних системах автоматизації, включаючи SCADA, HMI, MES та інші промислові рішення.

Завдяки єдиному підходу до доступу до даних з різних пристроїв і систем, OPC значно спростив інтеграцію компонентів від різних виробників у межах одного проекту.

Коротка історія OPC

Протокол OPC (спочатку — OLE for Process Control) був створений у 1996 році робочою групою, до складу якої увійшли кілька провідних компаній галузі автоматизації: Rockwell Software, Opto 22, Fisher-Rosemount, Intellution та Intuitive Technology. Метою було розробити єдиний стандарт доступу до даних для промислових пристроїв.

Ще раніше, у 1994 році, була заснована організація OPC Foundation — неприбуткова спілка промислових компаній, яка й до сьогодні відповідає за підтримку стандартів OPC, включно з сертифікацією, перевіркою сумісності та розвитком специфікацій.

Оскільки протокол OPC швидко вийшов за межі лише процесного контролю і почав використовуватись у різноманітних системах автоматизації, у 2011 році OPC Foundation перейменувала розшифрування абревіатури з "OLE for Process Control" на більш універсальне — Open Platform Communications.

Що таке OPC?

OPC — це група стандартів, які описують, як повинна відбуватись передача даних між різними пристроями та програмним забезпеченням у системах автоматизації. Сюди входять сенсори, ПЛК, SCADA-системи, HMI-панелі тощо. OPC охоплює всі рівні взаємодії з даними: від поточних (реального часу) до історичних, тривог, подій та команд.

Найпоширеніша специфікація — OPC Data Access (OPC DA), яка відповідає за обмін "живими" даними між пристроями. Також варто згадати:

• OPC HDA (Historical Data Access) — для роботи з архівними даними;
• OPC A&E (Alarms & Events) — для передачі сигналів тривог та подій;
• інші: OPC XML-DA, OPC Batch, OPC Security, OPC Commands тощо.

OPC UA

OPC UA (Unified Architecture) — це нове покоління OPC, яке побудоване з нуля як незалежна від платформи, орієнтована на сервіси (SOA) архітектура для машинної взаємодії. Розробка велась OPC Foundation і вперше була представлена у 2006 році.

Чому виникла потреба у OPC UA?
Ранні версії OPC були тісно прив’язані до технологій Microsoft COM/DCOM, які мали суттєві обмеження:

• працювали тільки в середовищі Windows;
• мали проблеми з конфігурацією;
• забезпечували низький рівень безпеки.

OPC UA вирішує ці проблеми. Це:

• платформонезалежний протокол, який працює на Windows, Linux, Android, iOS;
• масштабований — від мікроконтролерів (з 15 кБ RAM) до серверів;
• безпечний — передбачає шифрування, автентифікацію, контроль доступу, цифрові підписи, аудит сесій;
• гнучкий — завдяки багаторівневій архітектурі легко інтегрує нові алгоритми, протоколи та технології без втрати сумісності з уже існуючими пристроями;
• орієнтований на моделювання інформації — дозволяє точно описувати структуру та зв’язки об’єктів у системі.

Слабкі місця OPC UA

Незважаючи на переваги, OPC UA не позбавлений недоліків:

• Складність реалізації — повна специфікація протоколу складається з 14 документів і налічує понад 1200 сторінок. Багато реалізацій є частковими.
• Проблеми з інтероперабельністю — OPC UA дозволяє вибіркову реалізацію функцій, тому не завжди різні пристрої можуть "порозумітися" між собою.
• Різноманітність форматів серіалізації — це ускладнює розробку кросплатформенних клієнтів.

Однак протокол продовжує розвиватися і наразі розглядається OPC Foundation як етап на шляху до глобального стандарту машинного обміну даними в індустрії.

---

Modbus

Modbus — це протокол обміну даними, створений компанією Modicon у 1979 році. Спочатку він був розроблений для роботи з програмованими логічними контролерами (PLC) власного виробництва, однак з часом перетворився на де-факто стандарт комунікації між промисловими електронними пристроями.

На сьогодні Modbus широко використовується як спосіб підключення комп’ютера верхнього рівня до віддалених термінальних пристроїв (RTU) у SCADA-системах, які застосовуються в промисловій автоматизації.

Коротка історія протоколу Modbus

Компанія Modicon стала відомою як розробник першого у США програмованого логічного контролера (PLC) у 1968 році. Заснували її четверо інженерів з Bedford Associates Group — Дік Морлі, Том Бойсевейн, Джордж Швенк і Йонас Ландау. Вони створили Modular Digital Controller — електронну альтернативу дротовим релейним системам за замовленням General Motors.

Назва Modicon походить від англійського MOdular DIgital CONtroller. Новостворена компанія сфокусувалась на розробці, виробництві й обслуговуванні цієї технології.

Секрет успіху контролерів Modicon — у надійній конструкції, модульних входах/виходах, зручних для підключення польових пристроїв, а також у новій мові програмування — Ladder Logic, яка імітувала логіку звичайної релейної схеми, зрозумілої інженерам того часу.

Термін PLC з’явився трохи пізніше — у 1971 році його запровадила компанія Allen-Bradley.

У 1977 році Modicon придбала Gould Electronics, яка у 1989 році продала її AEG. Згодом, у 1996 році, компанія перейшла у власність Groupe Schneider, яка з 1999 року стала відома як Schneider Electric.

У 2004 році Schneider Electric передала права на Modbus некомерційній організації Modbus Organization, яка займається подальшим розвитком і популяризацією протоколу.

Що таке Modbus Organization?

Modbus Organization — некомерційна асоціація, яка об'єднує постачальників, інтеграторів і користувачів пристроїв на базі Modbus. Організація займається підтримкою протоколу, просуванням стандарту, наданням документації, інструментів і навчальних матеріалів.

Вона також відповідає за розробку вимог до сумісності між пристроями та впровадження тестових програм, які гарантують взаємодію обладнання різних виробників.

Про протокол Modbus

Modbus був спочатку відкритим і вільним від роялті протоколом — що значною мірою сприяло його популярності. Завдяки простоті та гнучкості, він швидко став популярним серед виробників обладнання.

Modbus підтримує різні транспортні рівні: Ethernet, TCP/IP, UDP, а також послідовні інтерфейси (RS-232/RS-485). Протокол дозволяє організувати зв’язок із кількома пристроями, підключеними до однієї мережі або кабелю.

Існує кілька основних варіантів протоколу:

• Modbus RTU — найпоширеніший для послідовного зв’язку;
• Modbus ASCII — версія, що використовує текстове кодування;
• Modbus TCP/IP — адаптований до мереж Ethernet;
• Modbus over UDP — менш поширений варіант на базі протоколу UDP.

Варто згадати також Modbus Plus — це не варіант Modbus, а окремий протокол, який працює за принципом передачі токена. Права на нього досі належать Schneider Electric.

Modbus Security

У 2018 році Modbus Organization представила новий стандарт — Modbus Security Protocol. Він додає сучасні засоби захисту, поєднуючи традиційний Modbus із Transport Layer Security (TLS). TLS обгортає Modbus-пакети для забезпечення автентифікації та цілісності повідомлень.

Новий протокол також використовує цифрові сертифікати X.509v3 для взаємної перевірки достовірності клієнта та сервера, що робить Modbus значно безпечнішим у промислових мережах.

Більш детально про роботу цього протоколу можете починати у статті Modbus: що це таке і як працює? Огляд протоколу та його застосування

---

AMQP

AMQP (Advanced Message Queuing Protocol) — це бінарний, відкритий стандарт протоколу прикладного рівня, створений для забезпечення надійного, швидкого та гарантованого обміну повідомленнями між програмними системами. Завдяки підтримці широкого спектру шаблонів обміну повідомленнями, AMQP забезпечує контроль потоку, гарантії доставки та високий рівень безпеки.

Коротка історія протоколу AMQP

Історія AMQP почалася у 2003 році з ініціативи інвестиційного банку JPMorgan Chase, який мав на меті розробити універсальний протокол прикладного рівня для обміну повідомленнями у фінансовій галузі. Спочатку проєкт реалізовувався силами самої компанії та залучених сторонніх підрядників.

У 2005 році JPMorgan Chase почав шукати партнерів серед технологічних гігантів, таких як Red Hat, Cisco Systems, Microsoft та інші, щоб створити спільну робочу групу для колективної розробки протоколу AMQP. Red Hat став одним із перших учасників, а паралельно почав розробку Apache Qpid — відкритої реалізації AMQP.

У результаті робоча група AMQP об’єднала 23 компанії, серед яких були JPMorgan Chase, Red Hat, Microsoft, Barclays, Cisco, Credit Suisse, VMware, Bank of America, Software AG, Solace Systems, WSO2 та інші. У 2011 році ця група була офіційно реорганізована в технічний комітет OASIS з AMQP. OASIS — це міжнародна некомерційна організація, що займається розробкою відкритих стандартів у галузі інформаційних технологій.

Перша версія AMQP (v0.8) була представлена у 2006 році. Після кількох ітерацій розвитку, у 2011 році відбувся реліз AMQP 1.0, який став повністю стабільним, зворотно-сумісним і значно масштабованішим. Ця версія була офіційно затверджена як відкритий стандарт OASIS у 2012 році, а у 2014 — визнана міжнародним стандартом ISO/IEC.

Що таке AMQP?

AMQP є протоколом рівня передачі байтів (wire-level protocol), що дозволяє системам незалежно від мови реалізації надсилати, отримувати та інтерпретувати повідомлення у єдиному форматі. Завдяки цьому AMQP набув широкого застосування не лише у фінансовому секторі, але й у сфері ІТ, логістики, телекомунікацій, промисловості тощо.

Протокол AMQP побудований за модульною структурою і включає кілька рівнів:

• Типова система — визначає, як представлено різні типи даних.
• Протокол продуктивності — описує, як передаються повідомлення між процесами.
• Формат повідомлення — забезпечує уніфіковану структуру повідомлень.
• Механізми обміну повідомленнями — реалізують шаблони "черга", "публікація-підписка" тощо.

Однією з основних переваг AMQP є гарантії доставки повідомлень (наприклад, "доставка лише один раз" або "принаймні один раз"), керування потоком даних, підтримка шифрування та автентифікації за допомогою протоколів TLS (Transport Layer Security) та SASL (Simple Authentication and Security Layer).

Використання AMQP

Хоча AMQP спочатку створювався для фінансових додатків, сьогодні він використовується в таких сферах як:

• хмарні платформи (наприклад, Microsoft Azure Service Bus),
• корпоративні системи (ERP, CRM),
• SCADA та IoT-рішення,
• брокери повідомлень (RabbitMQ, Apache Qpid),
• системи з високими вимогами до надійності обміну даними.

Альтернативи до AMQP

На ринку існують інші відкриті протоколи, які виконують подібні функції, але мають іншу філософію або спрощений дизайн:

• MQTT — легковаговий протокол для IoT з архітектурою публікація-підписка.
• JMS (Java Message Service) — специфікація API для Java, а не мережевий протокол.
• STOMP — текстовий протокол для обміну повідомленнями.
• XMPP — розширюваний протокол присутності та повідомлень.
• OpenWire — власний протокол від Apache ActiveMQ.

---

CAN bus

CAN (Controller Area Network) — це протокол обміну повідомленнями, спочатку розроблений для застосування в автомобільній промисловості, однак на сьогодні широко використовується і в інших сферах техніки. CAN bus дозволяє мікроконтролерам і пристроям усередині транспортного засобу обмінюватися даними без участі центрального комп’ютера, працюючи напряму між собою.

Коротка історія CAN bus

Розробка протоколу CAN bus була ініційована німецькою компанією Robert Bosch GmbH — всесвітньо відомим виробником електроніки та автомобільних компонентів. Протокол було створено як рішення для мультиплексної електропроводки з метою зменшення кількості мідних дротів в автомобілях. Першу версію протоколу представили у 1986 році, а вже наступного року з’явилися перші чипи контролерів CAN.

У 1991 році була опублікована версія CAN 2.0, яка стала останньою специфікацією з номером версії, хоча компанія Bosch продовжила розвиток стандарту. У 2012 році було представлено CAN FD (Flexible Data-Rate) — оновлену версію, сумісну з попередньою, але з новим форматом кадру, підтримкою більшої довжини даних та вищою швидкістю передачі.

У 1993 році Міжнародна організація зі стандартизації (ISO) затвердила CAN як міжнародний стандарт під номером ISO 11898.

Про протокол CAN

CAN bus — це двопровідна система зв’язку, спроєктована для використання в легкових автомобілях, автобусах і вантажівках. Сьогодні протокол активно застосовується в судноплавстві, ліфтах, системах автоматики будівель, медичному обладнанні, системах керування освітленням тощо.

CAN bus є одним із п’яти протоколів, включених до стандарту OBD-II (on-board diagnostics), який із 1996 року є обов’язковим для всіх авто і легких вантажівок у США.

Однією з головних відмінностей CAN bus є його широкомовна (broadcast) архітектура — дані, що передаються в мережі, доступні всім вузлам: мікроконтролерам, шлюзам, сенсорам тощо. Оскільки протокол орієнтований на передачу повідомлень, кожне з них має ідентифікатор, який визначає пріоритет. Якщо декілька пристроїв одночасно передають дані, ідентифікатор допомагає визначити, чиє повідомлення буде передано першим.

CAN bus є ключовою частиною внутрішньої комунікації сучасного автомобіля. Через цю шину взаємодіють системи круїз-контролю, електропідсилювач керма, коробка передач, аудіосистема, регулювання дзеркал, вікон, дверей та інші підсистеми.

---

CANopen

CANopen — це відкритий комунікаційний протокол, розроблений спеціально для розподілених автоматизованих систем, що використовують мережу Controller Area Network (CAN). Його найчастіше застосовують у промисловій автоматизації, мобільній техніці, медичному обладнанні, системах контролю руху, а також у транспортних рішеннях.

Походження CANopen

Протокол CANopen був розроблений на початку 1990-х років організацією CiA (CAN in Automation) — міжнародним об’єднанням виробників і користувачів технологій на базі CAN. Першу специфікацію CANopen було опубліковано у 1995 році.

CiA також підтримує сертифікацію сумісності пристроїв та публікує галузеві профілі (Device Profiles) для різних типів обладнання.

Основні особливості CANopen

• Побудований на базі фізичного рівня та канального рівня стандарту CAN (ISO 11898)
• Керується організацією CiA
• Застосовує модель об’єктного словника (Object Dictionary) — набір усіх параметрів пристрою
• Підтримує профілі пристроїв, які стандартизують функціонування різних типів вузлів (наприклад, двигуни, I/O-модулі, сенсори)

Комунікаційні механізми CANopen

CANopen підтримує кілька типів обміну даними:

• PDO (Process Data Object) - Обмін реальними даними в реальному часі
• SDO (Service Data Object) - Конфігурація пристроїв, читання/запис параметрів
• NMT (Network Management) - Старт/стоп вузлів, контроль за статусом мережі
• Heartbeat / Node Guarding - Моніторинг стану пристроїв
• SYNC / TIME - Синхронізація дій та мітки часу

Об’єктний словник (Object Dictionary)

Кожен пристрій у CANopen має Object Dictionary — структуру з унікальними індексами та підіндексами, яка визначає:

• його налаштування
• стан
• змінні вводу/виводу
• команди керування

Цей словник підтримує універсальну структуру конфігурації, що полегшує налаштування та діагностику.

CANopen Device Profiles

Стандарти CiA описують, як поводяться конкретні типи пристроїв.

Приклади Device Profile:

• CiA 401    Універсальні цифрові та аналогові I/O
• CiA 402    Серводвигуни та частотні перетворювачі
• CiA 420    Гідравлічні клапани
• CiA 425    Медичне діагностичне обладнання

CANopen у світі

• Стандартизований як EN 50325-4
• Популярний у вбудованих системах та машинах з обмеженими ресурсами
• Широко використовується в транспорті, мобільній техніці, ліфтах, кранах
• Легко інтегрується з іншими протоколами через шлюзи (наприклад, CANopen ↔ EtherCAT, Modbus, PROFIBUS)

Чому обирають CANopen?

• Висока швидкість і детермінізм у межах мережі CAN (до 1 Мбіт/с)
• Невелика апаратна складність
• Підтримка до 127 вузлів у мережі
• Можливість конфігурації та оновлення без перезавантаження системи
• Великий вибір сумісних пристроїв із профілями CiA

CANopen — це гнучкий, легкий і ефективний протокол для систем, де важлива надійність, компактність і простота конфігурації. Ідеально підходить для розподілених автоматизованих систем з обмеженими обчислювальними ресурсами.

---

Profibus

Profibus (Process Field Bus) — це родина комунікаційних протоколів, побудованих на базі стандартної технології полевого шини (field-bus). Розроблений наприкінці 1980-х німецькими дослідниками й виробниками комп’ютерної техніки, Profibus сьогодні залишається одним із найстаріших і найпоширеніших стандартів у промисловій автоматизації.

Коротка історія Profibus

• 1986 — понад 20 німецьких виробників електроніки (зокрема Siemens) та представників науково-дослідних установ (BMBF) об’єдналися для створення єдиної полевої шини, яка б задовольняла базові вимоги інтерфейсів польових пристроїв.
• 1989 — заснована Profibus User Organisation (PNO), до якої увійшли провідні німецькі компанії та інститути.
• 1990-ті — у багатьох європейських країнах створені регіональні асоціації Profibus і Profinet (RPA).
• 1995 — об’єднання всіх RPA в єдину організацію Profibus & Profinet International, що нині налічує 25 регіональних відділень і понад 1500 виробників та сервіс-провайдерів.

Про Profibus

• Profibus DP (Decentralised Peripherals) — найпоширеніша специфікація, призначена для моніторингу та керування датчиками й виконавчими пристроями в автоматизованих системах.
• Profibus PA (Process Automation) — спеціалізований протокол для процесного контролю, у якому здійснюється збір даних із вимірювальних датчиків у середовищах із вибухонебезпечними газами.
• Profibus FMS (Fieldbus Message Specification) — початкова версія для обміну складнішими повідомленнями між контролерами (зараз застосовується значно рідше).

Архітектура Profibus спирається на чотири типи службових повідомлень:

• SD1 — перевірка контакту (contact check);
• SD2 — передача даних (data transport);
• SD4 — передача «токену» (token passing);
• SC — коротка відповідь (short answer).

За останніми даними, у 2020 році кількість встановлених пристроїв Profibus зросла на понад 22 % у порівнянні з попереднім роком, досягнувши 1,7 млн одиниць, з яких близько 0,8 млн — у процесній промисловості.

---

Profinet

Profinet (Process Field Net) — відкритий промисловий протокол на базі Ethernet, який базується на міжнародних стандартах і створений спеціально для застосування в автоматизації. Його основна мета — забезпечити надійний і швидкий обмін даними між датчиками, контролерами, приводами, машинами й ПЗ. Завдяки гнучкості, сумісності з іншими Ethernet-протоколами (OPC UA, MQTT) та підтримці реального часу, Profinet став одним із найпоширеніших стандартів у промисловій автоматизації.

Коротка історія Profinet

• 2000 — ідея створення Ethernet-замінника Profibus виникла на зустрічі Profibus User Organisation.
• 2001 — опублікована перша специфікація Profinet CBA (Component Based Automation). Увійшла в міжнародний стандарт у 2002 році, але була офіційно скасована у 2014 через низьке поширення.
• 2003 — вихід Profinet IO (Input/Output) — основної специфікації, що згодом увійшла до стандартів IEC 61158 / IEC 61784-2 у 2006 році.
• 2019 — Profinet інтегрує підтримку Time-Sensitive Networking (TSN) — для синхронізованого передавання даних у реальному часі.
• 2020 — кількість встановлених пристроїв Profinet перевищила 40 мільйонів, із 7,3 млн нових установок лише за рік (зростання на 22 % порівняно з 2019 роком).

Про Profinet

Profinet базується на концепції каскадного реального часу. Він визначає спосіб, у який централізовані контролери (наприклад, PLC) спілкуються з периферійними пристроями через мережу Ethernet.

У системі Profinet розрізняють три основні типи пристроїв:

• IO-Controller — зазвичай ПЛК, який управляє процесом і контролює IO-пристрої;
• IO-Device — сенсори, виконавчі пристрої, модулі вводу/виводу;
• IO-Supervisor — ПЗ або SCADA-системи, що виконують моніторинг, налаштування і діагностику мережі.

Кожен IO-Controller може керувати кількома IO-Devices, а також сам може одночасно бути IO-Device — така гнучкість дозволяє масштабувати мережу без додаткового обладнання. Координація між пристроями відбувається за допомогою Application Relation (AR), яка задає Communication Relations (CR) — логічні зв’язки в мережі.

Методи передачі даних у Profinet

Profinet підтримує кілька типів передавання інформації:

• TCP/IP, UDP/IP — для задач, що не потребують суворої синхронізації (наприклад, обмін конфігураційними даними);
• Profinet Real-Time (RT) — для більшості задач управління у реальному часі;
• Profinet Isochronous Real-Time (IRT) — для високоточних синхронізованих систем, наприклад, приводів;
• Time Sensitive Networking (TSN) — новітній стандарт, що дозволяє створювати детерміновані Ethernet-мережі для критичних до затримок додатків.

Profinet став логічним продовженням розвитку Profibus, забезпечивши більшу швидкість, ширші можливості конфігурації та інтеграцію в сучасні ІТ-інфраструктури. Його використання охоплює найрізноманітніші галузі — від виробництва автомобілів до фармацевтики й енергетики.

---

EtherNet/IP

EtherNet/IP (Ethernet Industrial Protocol) — це промисловий комунікаційний протокол, який переносить CIP (Common Industrial Protocol) на стандартний Ethernet, забезпечуючи гнучку, масштабовану та реальну у використанні систему зв’язку для автоматизації. Він підтримує інтеграцію різних пристроїв у загальну мережу, включно з ПЛК, приводами, датчиками, операторськими панелями та системами SCADA.

Протокол розробляється й підтримується ODVA (Open DeviceNet Vendors Association) — тією ж організацією, що керує CIP, ControlNet, DeviceNet і іншими протоколами з однаковим об’єктно-орієнтованим ядром.

Історія розвитку

• 1990-ті — ідея створення EtherNet/IP виникла в організації ControlNet International.
• 2000 — ControlNet International та ODVA підписали угоду про спільну технологію (JTA) для спільної розробки стандарту EtherNet/IP.
• 2009 — угода була припинена, і EtherNet/IP повністю перейшов під управління ODVA.

Архітектура та особливості

• EtherNet/IP працює на основі OSI-моделі, адаптуючи нижні рівні (канальний, мережевий, транспортний) зі стандартів Ethernet (IEEE 802.3) і TCP/IP.
• Верхні рівні (сесійний, представницький, прикладний) реалізовані через CIP, що забезпечує об’єктно-орієнтовану структуру пристроїв, сервісів і повідомлень.

Завдяки CIP EtherNet/IP підтримує:

• Об’єктно-орієнтовану модель пристроїв
• Уніфіковану систему адресації
• Сервіси для реального часу, конфігурації, діагностики, передачі даних

Види комунікацій у EtherNet/IP

1. Implicit Messaging — для обміну даними в режимі реального часу (наприклад, між ПЛК і частотником). Працює з фіксованим циклічним інтервалом (real-time I/O).
2. Explicit Messaging — для нециклічного обміну, наприклад, для читання/запису параметрів, діагностики тощо.

OpENer

У 2009 році було розпочато розробку OpENer — відкритої реалізації EtherNet/IP-стека, орієнтованої на I/O-пристрої. Проєкт підтримує:

• Підключення кількох I/O-каналів
• Взаємодію через explicit/implicit messaging
• Створення сумісних пристроїв згідно з вимогами ODVA

OpENer доступний як open-source на GitHub, що робить його зручним інструментом для розробників вбудованих пристроїв і промислових контролерів.

Переваги EtherNet/IP

• Використання стандартного обладнання Ethernet
• Підтримка реального часу через CIP
• Сумісність з TCP/IP-мережами
• Потужна об’єктна модель для опису пристроїв
• Масштабованість та гнучкість інтеграції

EtherNet/IP став одним із найпоширеніших Ethernet-протоколів у промисловості (поряд із Profinet та EtherCAT), завдяки своїй відкритості, гнучкості та активній підтримці з боку ODVA і глобальної спільноти.

---

ControlNet

ControlNet — це відкритий промисловий протокол зв’язку, створений для детермінованої (передбачуваної) і високошвидкісної передачі даних у системах автоматизації. Його основне завдання — забезпечити гарантовану доставку даних у строго заданий момент часу, що особливо важливо для синхронізованого управління обладнанням у режимі реального часу.

ControlNet є частиною родини протоколів CIP (Common Industrial Protocol), яку також складають EtherNet/IP, DeviceNet та CompoNet, і розвивається під управлінням організації ODVA (Open DeviceNet Vendors Association).

Особливості архітектури

Рівні OSI-моделі (від прикладного до транспортного) використовують CIP, завдяки чому ControlNet має спільну структуру об’єктів, сервісів і профілів пристроїв з EtherNet/IP та DeviceNet.

Власні реалізації мають:

• Фізичний рівень
• Канальний рівень
• Мережевий рівень
• Транспортний рівень

Ці рівні адаптовані спеціально під задачі детермінованої передачі та синхронізації у промисловому середовищі.

Як працює ControlNet

ControlNet дозволяє розділити передачу даних на два типи:

1. Scheduled (розкладна передача) — критично важливі дані, які мають бути доставлені в точно визначений момент часу (наприклад, між ПЛК та сервоприводом).
2. Unscheduled (нерозкладна) — некритичні дані (наприклад, діагностика або налаштування), які передаються у вільний від розкладу час.

Таке розділення гарантує, що системи керування не будуть перериватися через другорядні запити.

Основні переваги ControlNet

• Детермінований зв’язок у реальному часі — завдяки механізму попередньо запланованої комунікації.
• Висока швидкість передачі — типова швидкість становить 5 Мбіт/с.
• Підтримка резервування кабелю — ControlNet дозволяє використовувати подвійну фізичну топологію, що підвищує надійність.
• Сумісність із CIP — забезпечує легку інтеграцію з пристроями EtherNet/IP та DeviceNet.
• Масштабованість — підтримка до 99 вузлів в одній мережі.

Застосування

ControlNet застосовується в середовищах, де важливою є синхронність між пристроями, наприклад:

• Високоточні сервосистеми
• Роботизовані комплекси
• Автоматизовані виробничі лінії
• Процесні системи (нафтопереробка, хімія тощо)

ControlNet залишається актуальним рішенням у системах, де стандартний Ethernet може не забезпечити достатньої передбачуваності передачі. Завдяки поєднанню гнучкості CIP і жорсткого контролю часу ControlNet часто використовується у гібридних мережах, поряд із EtherNet/IP або DeviceNet.

---

EtherCAT

EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology) — це високопродуктивний промисловий протокол, створений компанією Beckhoff Automation у 2003 році спеціально для реального часу та дуже коротких часових циклів у системах автоматизації.

На сьогоднішній день розвитком технології займається EtherCAT Technology Group (ETG) — неприбуткова організація, що об’єднує понад 6 750 компаній із 69 країн, роблячи її найбільшою у світі спільнотою користувачів промислового Ethernet.

Основні особливості EtherCAT

• Стандартизований у IEC 61158
• Використовує звичайні Ethernet-кадри (IEEE 802.3), але змінює спосіб обробки даних всередині кадру
• Висока швидкість за рахунок прохідної обробки кадру: Ethernet-кадр не зупиняється на кожному вузлі, а просто проходить крізь нього, і вузол зчитує/записує дані на льоту

Як це працює?

На відміну від звичайних Ethernet-протоколів, де кожен пристрій має обробити й сформувати власний кадр, EtherCAT дозволяє одному кадру пройти через всі вузли у мережі, і кожен вузол просто вставляє або зчитує свій фрагмент даних. Це дозволяє:

Значно зменшити час циклу (до <100 мкс)

Знизити вимоги до контролера

Збільшити детермінованість і синхронізацію дій пристроїв

Основні переваги EtherCAT

• Надзвичайно короткі цикли оновлення — мікросекундні затримки
• Проста реалізація — може працювати на звичайному Ethernet-обладнанні
• Гнучкість топології — лінійна, кільцева, деревоподібна або їх комбінації
• Висока масштабованість — тисячі вузлів в одній мережі
• Вбудована синхронізація — точність до наносекунд між пристроями
• Низькі апаратні вимоги — можливість використання в простих пристроях

Застосування EtherCAT

Завдяки своїй швидкодії, надійності та синхронізації, EtherCAT широко застосовується в:

• Робототехніці
• Приводних системах
• Автоматизованих складальних лініях
• Устаткуванні для тестування та вимірювання
• Установках для обробки напівпровідників
• Пакувальних машинах

EtherCAT — це приклад того, як класичний Ethernet може бути адаптований для найвимогливіших завдань промислової автоматизації. Завдяки технології "обробки на льоту" він забезпечує рівень реального часу, порівнянний із традиційними польовими шинами, але зі швидкістю і гнучкістю Ethernet.

---

BACnet

BACnet (від Building Automation and Control networks) — це відкритий комунікаційний протокол, створений спеціально для автоматизації будівель. Його використовують для інтеграції систем опалення, вентиляції, кондиціонування (HVAC), освітлення, контролю доступу, пожежної сигналізації, ліфтів та інших інженерних систем у межах однієї будівлі або комплексу.

Історія BACnet

• 1987 — створення BACnet Committee в рамках організації ASHRAE
• 1995 — затвердження як офіційний стандарт: ASHRAE/ANSI Standard 135
• 2004 — отримання міжнародного статусу: ISO 16484-5
• Підтримка і розвиток — комітет SSPC 135 (Standing Standard Project Committee)
• Сертифікація пристроїв — BACnet Testing Laboratories (BTL)

Основні характеристики BACnet

Орієнтований на автоматизацію будівель — від окремих приладів до інтеграції всієї будівлі

Заснований на моделі клієнт-сервер

Визначає як формат повідомлень, так і набір об’єктів і служб, що дозволяє:

• Читати і записувати дані (наприклад, температуру, статус реле)
• Виявляти пристрої в мережі (служби Who-Is, I-Am)
• Повідомляти про аварії або події (Alarm and Event Services)
• Отримувати віддалений доступ до пристроїв (Remote Device Management)

Об’єкти і служби BACnet

BACnet використовує більш ніж 60 типів об’єктів, наприклад:

Analog Input, Binary Output, Schedule, Device, Trend Log, тощо.

І має 38 сервісів, згрупованих у 5 категорій:

1. Alarm and Event Services — передача сповіщень про тривоги
2. File Access Services — передача/завантаження файлів (наприклад, конфігурацій)
3. Object Access Services — доступ до властивостей об’єктів
4. Remote Device Management — управління пристроями (виявлення, перезапуск)
5. Virtual Terminal Services — командна взаємодія з терміналами

Фізичні рівні BACnet

Протокол підтримує різноманітні фізичні та канальні рівні:

• BACnet/IP (найпоширеніший сьогодні)
• BACnet/MSTP (через RS-485)
• BACnet/IPv6
• ZigBee, LonTalk, ARCNET, Ethernet, RS-232, тощо

Ця гнучкість дозволяє використовувати BACnet у нових і вже наявних системах, навіть якщо вони базуються на різних фізичних мережах.

Чому BACnet?

• Незалежний стандарт — не прив’язаний до конкретного виробника
• Створений спеціально для будівельної автоматизації
• Підтримує інтеграцію різнорідних систем
• Найпоширеніший протокол для BMS (Building Management Systems) у світі
• Використовується в 60+% нових проєктів автоматизації будівель

BACnet — це основа для побудови інтелектуальних будівель, де всі системи «спілкуються» між собою, автоматизовано реагують на події та забезпечують комфорт, безпеку й енергоефективність.

---

KNX

KNX — це відкритий стандарт для автоматизації будівель, який використовується для керування освітленням, опаленням, кондиціонуванням, вентиляцією, сигналізацією, ліфтами, системами контролю доступу тощо. Його головна мета — забезпечити інтероперабельність обладнання різних виробників та єдину інфраструктуру для всіх підсистем будівлі.

Походження KNX

KNX виник як об'єднання трьох протоколів, що раніше використовувалися в автоматизації:

• EHS (European Home Systems)
• BatiBUS
• EIB (European Installation Bus / Instabus)

На основі EIB було взято комунікаційний стек, а від EHS і BatiBUS — доповнення для фізичних рівнів, режимів конфігурації та прикладного рівня. Таким чином, KNX став уніфікованим протоколом для всієї галузі автоматизації будівель.

Основні особливості KNX

• Відкритий і безліцензійний стандарт
• Заснований на OSI-моделі
• Керується KNX Association (створено у 1999 р., понад 500 членів)
• Використовує Datapoints — стандартизовані змінні для представлення процесів керування (температури, стани реле, параметри тощо)
• Організований у функціональні блоки — спрощує конфігурацію та уніфікує логіку

Фізичні носії KNX

KNX підтримує різні фізичні середовища передачі даних:

Тип передавання    Опис

• TP (Twisted Pair)    Найбільш розповсюджений, дешевий і надійний
• Powerline (PL)    Дані передаються по існуючих силових кабелях
• IP (Ethernet / Wi-Fi)    KNX over IP для інтеграції з мережами Ethernet
• RF (радіочастота)    Для бездротових рішень, наприклад, у реконструкції

KNX Datapoints і функціональні блоки

Серцем системи KNX є Datapoints — змінні, які представляють:

• Входи (наприклад, стан кнопки)
• Виходи (наприклад, вмикання світла)
• Параметри (наприклад, уставка температури)
• Діагностика

Ці Datapoints організовані у функціональні блоки, що описують поведінку певного пристрою або підсистеми, наприклад:

• Light Switching
• Temperature Control
• Blind/Shutter Control

KNX у світі

Стандартизований як:

• EN 50090 (Європейський стандарт)
• ISO/IEC 14543-3 (Міжнародний стандарт)
• Тисячі KNX-сертифікованих продуктів — для житлових, комерційних і промислових об’єктів
• Сумісність із іншими протоколами, зокрема BACnet, DALI, Modbus, MQTT (через шлюзи)
• Широке впровадження в Європі, Азії, Близькому Сході

Чому обирають KNX?

• Інтероперабельність: пристрої від різних виробників працюють разом
• Гнучкість налаштування: топологія шини, дерево, зірка, мішана
• Сценарії автоматизації без необхідності центрального контролера
• Доступний як для нових будівель, так і для модернізації

KNX — це універсальний, масштабований і надійний протокол для створення інтелектуальних будівель будь-якого типу: від квартир до аеропортів.

На завершення

Попри велику кількість протоколів, які використовуються в промисловій та будівельній автоматизації, сьогодні все більшої популярності набирають саме ті стандарти, що базуються на Ethernet. На думку автора, саме вони є найбільш перспективними для подальшого розвитку систем автоматизації. Їх основна перевага — це використання звичних мережевих технологій, які не потребують дорогих або специфічних кабелів, як у випадку зі старими польовими шинами.

Крім того, Ethernet-протоколи набагато простіше діагностувати завдяки наявності великої кількості готових інструментів для аналізу мережевого трафіку. Вони краще масштабуються, швидше передають дані та можуть легко інтегруватися з IT-інфраструктурою підприємства, включно з хмарними сервісами та сучасними засобами аналітики.

Тож при проєктуванні нових систем автоматизації доцільно звертати увагу насамперед на протоколи на кшталт Profinet, EtherNet/IP, EtherCAT, Modbus TCP або OPC UA, які забезпечують надійність, гнучкість і високу швидкість передачі даних у сучасному виробничому середовищі.