Communicatieprotocollen definiëren hoe veldapparaten - sensoren, actuatoren of robots - gegevens uitwisselen met besturingen zoals PLC's of randcomputers. Ze verminderen de bedrading, besparen installatietijd en verlagen het foutenrisico terwijl ze slimmere, betrouwbaardere machines mogelijk maken. Met protocollen delen apparaten diagnostiek, I/O-status en prestatiegegevens, waardoor bewaking op afstand, AI-gestuurde analyses, cloudservices en nieuwe bedrijfsmodellen die efficiëntie en service-innovatie stimuleren, worden ondersteund.
PLC's vertrouwden eerst op RS232 seriële verbindingen om apparaten zoals monitors of printers aan te sluiten. Eind jaren 1980 verving de veldbustechnologie complexe parallelle bedrading door digitale transmissie, later gestandaardiseerd in IEC 61158. Sinds 1999 worden diverse veldbussystemen op grote schaal gebruikt, waarbij op ethernet gebaseerde, deels realtime protocollen de volgende generatie vormen. Vandaag de dag bepalen cloudconnectiviteit, data lakes en IT/OT-convergentie de moderne industriële communicatie, waarbij beveiliging een belangrijk aandachtspunt is geworden.
Informatietechnologie (IT) beheert gegevens en toepassingen, zoals informatiesystemen, kantoorcomputers en netwerken. Operationele technologie (OT) bewaakt en bestuurt fysieke apparaten zoals productieapparatuur. IT/OT-convergentie integreert beide, vaak via gemeenschappelijke protocollen. De technologieën verschillen echter: Industrieel Ethernet moet bestand zijn tegen zwaardere omstandigheden zoals trillingen, stof en hitte, waardoor een grotere robuustheid vereist is. Het is ontworpen om fouten te voorkomen en snel te reageren op onderbrekingen, met behulp van protocollen die zijn gebouwd voor hoge gegevenssnelheden, botsingsbeheer en - het allerbelangrijkste - deterministische communicatie om ervoor te zorgen dat gegevens op tijd worden verzonden en productiestoringen worden voorkomen.
Maar wat zijn de top 10 technologieën die de industriële automatisering vandaag de dag vormgeven?
In de eerste generatie werden meer dan 30 protocollen ontwikkeld, maar standaarden zoals Profibus, Interbus, CANopen, DeviceNet en CC-Link beperkten het veld al snel tot een paar belangrijke spelers.
1. Profibus. Profibus was internationaal gestandaardiseerd (bijv. EN 50170) en verbond controllers, sensoren en actuatoren. Varianten zoals Profibus DP en PA voldeden aan verschillende automatiseringsbehoeften. Het was een van de meest gebruikte vroege automatiseringsprotocollen.
2. Interbus. Interbus, een vroege industriestandaard, verbond apparaten in een ringtopologie voor snelle, betrouwbare gegevensoverdracht in industriële omgevingen.
3. CANopen en 4. DeviceNet. Beide zijn gebaseerd op CAN, dat oorspronkelijk werd ontwikkeld voor netwerken in de auto-industrie. DeviceNet maakte eenvoudige, snelle integratie mogelijk, populair in de VS, terwijl CANopen meer flexibiliteit en geavanceerde beheerfuncties bood.
5. CC-Link. CC-Link is een snelle, realtime open veldbus die veel wordt gebruikt en gestandaardiseerd is in Azië.
6. Profinet. Profinet wordt veel gebruikt in industriële automatisering vanwege de hoge performance, schaalbaarheid en ethernetcompatibiliteit. Het ondersteunt standaard TCP/IP, realtime (RT) en isochrone real-time (IRT) gegevensoverdracht, ideaal voor complexe, tijdkritische toepassingen. Profinet maakt ook Industrie 4.0 mogelijk door automatisering te integreren met IT-systemen en diagnostiek, configuratie en onderhoud te ondersteunen.
7. EtherNet/IP. EtherNet/IP wordt veel gebruikt in industriële automatisering vanwege de interoperabiliteit, schaalbaarheid en het vertrouwen op standaard Ethernet (TCP/IP). Het is gebouwd op het Common Industrial Protocol (CIP) en biedt een consistent communicatieraamwerk voor apparaten zoals sensoren, actuatoren en controllers. Het ondersteunt zowel realtime als niet-realtime communicatie en is geschikt voor toepassingen van eenvoudige besturing tot complexe productie.
8. EtherCAT. EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology) is een krachtige realtime Ethernet-veldbus die is ontworpen voor industriële automatisering. Het verwerkt gegevens tijdens het passeren van frames door apparaten, waardoor vertragingen worden geminimaliseerd en de efficiëntie wordt gemaximaliseerd. EtherCAT staat bekend om zijn lage latentie, nauwkeurige synchronisatie en schaalbaarheid en is ideaal voor motion control, robotica en productie met hoge snelheid.
9. Powerlink. Powerlink is een open, realtime Ethernet-protocol voor industriële automatisering, dat deterministische communicatie met hoge snelheid biedt. Het maakt gebruik van een master-slave mechanisme met tijdschema voor een nauwkeurige gegevensuitwisseling met lage latentie en jitter, ideaal voor taken zoals motion control en robotica.
10. CC-Link IE. CC-Link IE is een open, snelle, op ethernet gebaseerde veldbus die is ontwikkeld door de CC-Link Partner Association. Het biedt gigabitsnelheden en realtime, deterministische communicatie voor industriële automatisering. Het wordt veel gebruikt in Azië en maakt naadloze integratie van apparaten in complexe netwerken mogelijk en ondersteunt Industrie 4.0-toepassingen zoals slimme fabrieken en IIoT.
Naast de top 10 industriële automatiseringsprotocollen vallen vier belangrijke toevoegingen op.
Een slimme fabriek maakt gebruik van digitale technologieën, automatisering en gegevensuitwisseling om flexibele, efficiënte en onderling verbonden productie te creëren. Het integreert IoT, AI, robotica, big data en cyberfysieke systemen voor realtime monitoring, autonome beslissingen en naadloze communicatie tussen machines, systemen en mensen. Communicatieprotocollen van de 2e en 3e generatie bieden de technische basis voor gegevensanalyse en nieuwe bedrijfsmodellen. Instellingen zoals business schools en universiteiten gebruiken cyberfysische fabrieken van Festo Didactic om deze technologieën te trainen.
Een slim product is een fysiek voorwerp dat is uitgerust met sensoren, software, connectiviteit en intelligentie om gegevens te verzamelen, te verwerken en uit te wisselen. Dit maakt functies zoals remote monitoring, zelfdiagnose, adaptief gedrag en integratie in digitale ecosystemen mogelijk. Vroege voorbeelden zijn de Festo Motion Terminal VTEM, Energy Efficiency Module (MSE6-E2M) en intelligente ventielterminals (CPX/MPA, CPX/VTSA, VTUX) die MQTT en OPC UA ondersteunen. De industriële AI-apps van Festo AX maken geavanceerde analyses mogelijk, zelfs voor gebruikers zonder AI-expertise.
Slimme fabrieken en producten vormen de kern van Industrie 4.0, stimuleren de productiviteit, verminderen stilstand, verbeteren de kwaliteit en versnellen de reactie van de markt. Ze maken duurzame productie mogelijk, stimuleren innovatie en ontsluiten nieuwe bedrijfsmodellen.
Edgecomputers, PLC's en geavanceerde communicatieprotocollen geven ingenieurs de middelen om een solide basis te leggen voor krachtige gegevensanalyse en toekomstbestendige oplossingen. Innovatieleiders zoals Festo versnellen deze trend door uitgebreide one-stop oplossingen aan te bieden.