Protokol komunikasi yang digunakan dalam sistem kontrol industri ICS sangat bervariasi antar industri, wilayah, dan vendor.
1 Industri ketenagalistrikan
1.1 IEC 60870-5
IEC 60870-5 mungkin merupakan protokol internasional paling populer untuk otomatisasi gardu induk. Di Amerika Serikat, fungsi ini setara dengan DNP3, yang menggunakan bagian IEC 60870-5 untuk menyediakan dasar bagi lapisan tautan data. Sejumlah standar pendamping telah dikembangkan, antara lain sebagai berikut:
IEC 60870-5-101: untuk sistem tenaga yang terkait dengan kendali jarak jauh dan proteksi jarak jauh, protokol transport komunikasi dengan fungsi pemantauan dan kontrol IEC 60870-5-103: protokol transport untuk mencapai interoperabilitas antara perangkat perlindungan keselamatan dan peralatan sistem kendali gardu induk IEC 60870-5-104: merupakan perpanjangan dari IEC 60870-5-101. Mencakup variasi pada layanan transport, jaringan, tautan dan lapisan fisik, serta rangkaian untuk konektivitas ke TCP/IP dan transport lainnya (ISDN, X.25 Frame Relay, dll.) IEC 60870-5 Media komunikasi umum mencakup Ethernet dan serial, dengan port tipikal adalah 2404/UDP dan 2404/TCP.
1.2 Protokol Jaringan Terdistribusi 3.0 (DNP3)
DNP3 banyak digunakan di Amerika Utara, terutama sebagai pengganti rangkaian protokol IEC 60870-5. Ini adalah protokol serial yang dikembangkan pada awal tahun 1990-an, namun versi varian UDP/IP dan TCP/IP juga ada saat ini. Ada banyak kesamaan antara DNP3 dan IEC 60870-5, karena beberapa anggota komite pengembangan IEC 60870-5 keluar selama proses pengembangan untuk menciptakan apa yang kemudian dikenal sebagai DNP3. Akibatnya, tautan data antara DNP3 dan IEC 60870-5 sangat mirip di lapisan data link, tetapi lapisan atas protokolnya lebih berbeda.
DNP3 terutama digunakan dalam industri listrik Amerika Utara, namun protokol ini juga telah merambah industri air dan air limbah. Menurut survei yang dilakukan Newton-Evans Research, lebih dari separuh perusahaan utilitas listrik di Amerika Utara menggunakan versi varian UDP/IP atau TCP/IP dari protokol DNP3 pada tahun 2008.
Para peneliti saat ini sedang mengembangkan ekstensi keamanan untuk DNP3 yang diharapkan dapat menyediakan enkripsi tautan dan layanan manajemen kunci.
Media komunikasi umum untuk protokol DNP3 mencakup koneksi Ethernet dan serial, dan port yang biasanya digunakan oleh DNP3 adalah 20000/UDP, 20000/TCP, 19999/UDP, dan 19999/TCP.
1.3 Fieldbus Yayasan (FOUNDATION Fieldbus)
Protokol Foundation Fieldbus adalah protokol fieldbus utama dalam berbagai proses industri. Ini terutama digunakan untuk otomatisasi proses/pabrik dan telah digunakan di berbagai instalasi termasuk kontrol pembangkit listrik/generator dan kontrol manufaktur semikonduktor. Media komunikasi Fieldbus mencakup twisted pair dan serat optik. Port yang umum mencakup 1089/UDP, 1089/TCP, 1090/UDP, 1090/TCP, 1091/UDP, dan 1091/TCP.
Daftar publik perangkat yang didukung protokol fieldbus Foundation-tersedia di situs Web Fieldbus Foundation. Anggota Fieldbus Foundation mencakup lebih dari 350 vendor sistem kontrol dan instrumentasi terkemuka, serta sejumlah pengguna akhir.
1.4 Protokol Komunikasi Pusat Pengendalian (ICCP)
ICCP (IEC 60870-6/TASE.2) digunakan untuk komunikasi antar pusat kendali, terutama di industri tenaga listrik. Di AS, jaringan ICCP sering digunakan untuk koordinasi perusahaan utilitas-biasanya utilitas dengan operasi transmisi, seperti transmisi, distribusi, dan pembangkit listrik di berbagai wilayah, di mana menghubungkan penyedia layanan di wilayah berbeda ini dapat digunakan untuk mengoordinasikan input dan output daya antar wilayah berbeda. ICCP biasanya menggunakan port 102/TCP.
1.5 Protokol Modbus
Modbus adalah protokol kontrol paling populer di segala bidang karena kesederhanaan penggunaannya, kemampuan unduh gratis, dan penerapan bebas royalti{0}}.
Perangkat cerdas seperti PLC dan relay sering menggunakan protokol Modbus atau variannya untuk berkomunikasi dengan perangkat sederhana seperti RTU jarak jauh. Selain protokol standar Modbus, Modbus + adalah salah satu varian yang paling umum. Daftar anggota Modbus (perusahaan dan pengembang yang tergabung dalam Modbus Developers Group) tersedia di situs web Modbus. Daftar ini mencakup penjelasan singkat tentang masing-masing anggota dan produk yang diproduksi oleh masing-masing anggota. Daftar pemasok Modbus, daftar peralatan Modbus, dan daftar perusahaan yang menawarkan layanan integrasi sistem Modbus juga disediakan.
Ada sejumlah varian Modbus, Modbus RTU adalah standar terbuka, protokol berkode biner yang memungkinkan komunikasi melalui koneksi serial, Modbus ASCII adalah standar terbuka, protokol berkode ASCII yang mendukung koneksi serial, dan Modbus/TCP adalah standar terbuka yang merangkum muatan Modbus RTU dalam paket TCP dan menyediakan kode fungsi untuk muatan Modbus RTU. Modbus/TCP adalah standar terbuka yang merangkum muatan Modbus RTU dalam paket TCP dengan beberapa batasan pada kode fungsinya. Modbus/UDP berbeda-beda menurut vendor, namun paling umum Modbus/TCP ditransmisikan melalui UDP.Modbus + adalah versi kecepatan tinggi (1Mbps) yang diperluas yang menggunakan teknologi token passing untuk kontrol akses media transmisi, namun Modbus + adalah protokol milik Modicon. Enron (atau Daniels) Modbus adalah protokol Modbus standar dengan ekstensi vendor yang memperlakukan nilai 32-bit sebagai satu register, bukan dua. JBus adalah versi protokol Modbus dengan variasi pengalamatan yang lebih kecil.
Media komunikasi umum untuk Modbus mencakup Ethernet dan port serial (RS485 dua-kabel sangat umum). Modbus biasanya berkomunikasi pada port 502/TCP.
2 Industri minyak dan gas
Tidak ada protokol kepemilikan utama yang jelas untuk industri minyak dan gas. Industri ini menggunakan berbagai protokol seperti DNP3, IEC 60870-5, dan Modbus. Bagian 1 membahas protokol ini secara lebih mendalam. Berbagai protokol fieldbus, seperti protokol fieldbus Foundation Feildbus, juga dapat ditemukan di banyak fasilitas minyak dan gas.
Komunikasi dalam industri minyak dan gas sering kali ditransmisikan secara nirkabel untuk menyediakan data aliran dan tekanan ke PLC melalui RTU dan sensor. PLC menjalankan sistem keselamatan dan perlindungan serta sistem kontrol sumur. dll.
2.1 DNP3 dan IEC 60870-5
Pembahasan tentang DNP3 dan IEC 60870-5 diberikan di bagian Industri Tenaga Listrik pada Bagian 5.2. Daftar perusahaan minyak dan gas yang menggunakan DNP3 dan IEC 60870-5 tersedia di situs web Triangle Microworks Inc., di mana kertas putih mengenai protokolnya juga dapat ditemukan.
Media komunikasi yang umum mencakup koneksi Ethernet dan serial. DNP3 biasanya menggunakan port 20000/UDP, 20000/TCP, 19999/UDP, dan 19999/TCP, sedangkan IEC 60870-5 biasanya menggunakan 2404/UDP dan 2404/TCP.
2.2 Protokol Modbus
Modbus adalah protokol kontrol yang populer di sektor minyak dan gas seperti yang dijelaskan dalam deskripsi Modbus di Bagian 5.2. Protokol Foundation Fieldbus juga populer di bidang petrokimia.
Media komunikasi yang umum mencakup Ethernet dan port serial (RS485 dua-kabel sangat umum.) Modbus biasanya berjalan pada port 502/TCP.
3 Industri pengolahan air
3.1 Protokol DNP3
Sebagaimana dijelaskan dalam uraian DNP3 di Bagian 5.2, protokol ini juga populer di sektor pengolahan air. Media komunikasi yang umum mencakup koneksi Ethernet dan serial. DNP3 biasanya menggunakan port 20000/UDP, 20000/TCP, 19999/UDP, dan 19999/TCP.
3.2 Protokol Modbus
Seperti disebutkan di atas dalam uraian Modbus di bagian industri tenaga listrik, Modbus adalah protokol kontrol yang lebih populer di industri pengolahan air. Media komunikasi yang umum termasuk Ethernet dan bus serial. Modbus biasanya berjalan pada port 502/TCP.
4 Bidang otomasi bangunan
Di bidang otomasi gedung, LonWorks (juga dikenal sebagai LonTalk atau ANSI/CEA 709.1B) adalah protokol komunikasi yang dominan, diikuti oleh DyNet, dan sejumlah protokol komunikasi lainnya. Media komunikasi yang umum termasuk pembawa saluran listrik, twisted pair/Ethernet, serat optik, dan RF. port komunikasi utama termasuk 2540/UDP, 2540/TCP, 2541/UDP, dan 2541/TCP.
4.1 LonWorks (LonTalk, atau ANSI/CEA 709.1-B)
Perusahaan Amerika Echelon telah mengembangkan platform jaringan berdasarkan protokol LonWorks, juga disebut platform LonWorks. Platform ini digunakan di banyak industri termasuk manufaktur semikonduktor, sistem kontrol pencahayaan, sistem manajemen energi, sistem HVAC, sistem keamanan, otomatisasi rumah, kontrol peralatan konsumen, penerangan/pemantauan/kontrol jalan umum, dan kontrol pompa bensin. Aplikasi umum untuk LonWorks digunakan sebagai termostat yang berkomunikasi dengan PC dan PLC melalui protokol LonTalk untuk mengoordinasikan sistem pendingin udara dan ventilasi (HVAC) di dalam gedung. sistem pendingin udara dan ventilasi (HVAC).
ISO dan IEC telah memberikan nomor standar kompatibilitas platform LonWorks ISO/IEC 14908-1, -2, -3, dan -4 (ANSI/CEA-852).LonWorks juga merupakan bagian dari IEEE 1473-L (jaringan kereta api, jaringan Lokomotif) serta beberapa area aplikasi khusus aplikasi lainnya. Tiongkok telah menyetujui LonWorks sebagai standar pengendalian nasional (GB/Z 20177.1-2006) dan sebagai standar untuk bangunan dan komunitas pintar (GB/T 20299.4-2006). Dewan Produsen Peralatan Eropa juga telah mengadopsi LonWorks sebagai bagian dari standar Kontrol dan Pemantauan Peralatan Domestik - Spesifikasi Interoperabilitas Aplikasi.
4.2 DyNet
DyNet adalah protokol kepemilikan yang dikembangkan oleh Dynalite (sekarang dimiliki oleh Philips Electronics). Perangkat DyNet menyertakan pengontrolnya yang dapat diprogram dan berkomunikasi melalui model-ke-titik.
Media komunikasi umum untuk DyNet mencakup bus serial RS-485, bus serial RS-232, Ethernet, dan inframerah.
4.3 Protokol Lainnya
Ada banyak protokol lain yang digunakan untuk membangun sistem otomasi. Yang paling populer termasuk INSTEON, X10, ZigBee, X-Wave dan KNX/Konnex.
5 Bidang otomasi proses (manufaktur).
Bidang otomasi proses didominasi oleh protokol fieldbus, termasuk PROFINET, protokol fieldbus Foundation Fieldbus dan Common Industrial Protocol CIP serta turunannya. IEC 61158 dan IEC 61784 berisi penjelasan rinci tentang masing-masing protokol fieldbus utama dan variannya.
5.1 Protokol DF1
DF1 adalah protokol komunikasi serial yang ditentukan di bagian D1 dan F1 dari protokol ANSI X3.28. Protokol ini awalnya dikembangkan oleh Allen-Bradley (sekarang dimiliki oleh Rockwell Automation) dan umumnya digunakan sebagai sarana transmisi Perintah Komunikasi Pengontrol Terprogram (PCCC) ke PLC Allen-Bradley.
5.2 Landasan Protokol Fieldbus Fieldbus
Foundation Fieldbus Protocol Fieldbus cocok untuk aplikasi kontrol modulasi dasar dan lanjutan, serta sebagian besar skenario kontrol diskrit yang terkait dengan fungsi-fungsi ini. Protokol Foundation Fieldbus Fieldbus memiliki dua implementasi yang berjalan pada kecepatan berbeda dan pada media transmisi berbeda: H1 adalah implementasi paling umum, yang biasanya menghubungkan perangkat lapangan dan berjalan pada 31,25 Kbps; HSE (High Speed Ethernet) menghubungkan komputer host, subsistem I/O, gateway, dan perangkat lapangan, dan beroperasi pada kecepatan 100 Mbps. landasan protokol fieldbus Fieldbus telah diadopsi sebagai standar fieldbus di IEC 61804.
5.3 Proses protokol fieldbus Profibus
Profibus dikembangkan oleh departemen pendidikan dan penelitian Jerman BMBF. Ini tersedia dalam dua varian, varian yang lebih umum adalah protokol Decentralized Peripheral (DP), yang biasanya digunakan untuk komunikasi antara pengontrol terpusat dan sensor/aktuator, dan varian lainnya adalah protokol Process Automation (PA), yang digunakan untuk sistem kontrol proses PCS untuk memantau dan mengontrol perangkat pengukuran. Varian PA dirancang dan dimaksudkan untuk digunakan di area yang mudah meledak atau berbahaya dan menggunakan tautan transmisi fisik di sesuai dengan IEC 61158-2.PA Protokol komunikasi dasar yang sama seperti DP, namun PA beroperasi pada kecepatan 31,25 Kpbs. Jaringan DP dan PA dapat dihubungkan melalui coupler, dengan DP digunakan sebagai tulang punggung. protokol profibus fieldbus termasuk dalam standar IEC 61158 dan IEC 61784.
5.4 Protokol IO Profinet
Konsep PROFINET memiliki dua perspektif: PROFINET CBA dan PROFINET IO, keduanya dapat berkomunikasi pada sistem bus yang sama. Mereka dapat dioperasikan secara individual atau dalam kombinasi, dan subsistem PROFINET IO dapat digunakan sebagai sistem CBA PROFINET dari perspektif lain.PROFINET IO dikembangkan untuk komunikasi real-time (RT) dan isochronous (IRT) dengan perangkat periferal terdistribusi, dengan waktu siklus 10 milidetik untuk komunikasi-waktu nyata RT, dan satu siklus waktu 1 ms atau kurang untuk drive IRT komunikasi isokron. PROFINET CBA cocok untuk komunikasi berbasis komponen melalui TCP/IP dan untuk komunikasi real-time dalam rekayasa sistem modular. Kedua mode komunikasi komunikasi dapat digunakan secara paralel. PROFINET CBA memiliki rentang waktu reaksi 100 ms.
Protokol fieldbus PROFINET termasuk dalam standar IEC 61158 dan IEC 61784.
5.5 CC-Protokol tautan
CC-Link adalah protokol fieldbus yang dikembangkan oleh Mitsubishi Electric di Jepang dan diadopsi secara luas oleh pemasok Jepang lainnya. Saat ini, jumlah total perangkat yang menggunakan CC-Link melebihi 6 juta, mencakup lebih dari 1.000 perangkat berbeda. Ethernet Industri yang menggunakan protokol CC-Link dapat dengan mudah diintegrasikan dengan jaringan TI konvensional.
Ada empat format Tautan-CC:
CC-Link CC-Link LT (versi ringan untuk perangkat dengan kebutuhan komunikasi rendah) CC-Link Safety (versi-keandalan tinggi, sesuai dengan IEC 61508 SIL3 dan ISO 13849-1 Cat 4) CC-Link IE (Industri Versi Ethernet) Media komunikasi CC-Link yang umum mencakup twisted-pair dan serat optik. Media komunikasi CC-Link yang umum mencakup kabel twisted pair dan serat optik, Asosiasi Mitra CC-Link menyediakan daftar mitranya.
5.6 Protokol Industri Umum (CIP)
Common Industrial Protocol (CIP) berupaya menyediakan arsitektur komunikasi terpadu untuk seluruh industri manufaktur. CIP adalah protokol lapisan aplikasi terpadu untuk protokol seperti EtherNet/IP, DeviceNet, CompoNet, dan ControlNet.CIP terdiri dari serangkaian pesan dan layanan lengkap yang digunakan untuk mengumpulkan kontrol, keamanan, sinkronisasi, pergerakan, konfigurasi, dan informasi lainnya untuk aplikasi otomasi manufaktur. CIP berisi sekumpulan pesan dan layanan untuk mengumpulkan kontrol, keselamatan, sinkronisasi, pergerakan, konfigurasi, dan informasi lainnya dari aplikasi otomasi manufaktur. Protokol ini dikelola oleh Open DeviceNet Vendors Association (ODVA).
5.7 Protokol KontrolNet
ControlNet adalah implementasi CIP yang dikembangkan oleh Allen-Bradley yang memiliki-dukungan bawaan untuk kabel tautan yang sepenuhnya redundan, dan semua komunikasi dijadwalkan secara ketat untuk determinisme tingkat tinggi.
Lapisan fisik ControlNet berupa kabel koaksial RG-6 atau serat optik menggunakan konektor BNC. controlNet menggunakan pengkodean Manchester dengan kecepatan bus 5 Mbps. lapisan tautan beroperasi pada siklus yang disebut Waktu Pembaruan Jaringan (NUT). setiap NUT mempunyai dua fasa, fasa pertama diperuntukkan bagi transmisi trafik reguler untuk menjamin peluang transmisi, dan fasa kedua digunakan untuk transmisi trafik tidak terjadwal tanpa jaminan apapun. jaminan transmisi lalu lintas tidak terjadwal apa pun. Ukuran bingkai maksimum untuk ControlNet adalah 510 byte.
5.8 Protokol DeviceNet
DeviceNet adalah implementasi CIP lain yang dikembangkan oleh Allen-Bradley.DeviceNet berada di atas lapisan fisik Controller Area Network (CAN) dan menggunakan teknologi ControlNet, yang lebih murah dan lebih kuat dibandingkan protokol tradisional berbasis RS-485.
Baud rate DeviceNet adalah 125 Kbps, 250 Kbps, dan 500 Kbps, dan panjang tulang punggung berbanding terbalik dengan kecepatan bus, yaitu masing-masing 500 meter, 250 meter, dan 125 meter. Sebagian besar penerapan menggunakan mode master/slave, namun transfer-ke-titik juga dapat digunakan. Beberapa master hidup berdampingan dalam satu jaringan logis. DeviceNet telah dirancang dengan cermat untuk beroperasi secara stabil di lingkungan elektromagnetik yang kompleks.
5.9 Protokol Ethernet/IP
EtherNet/IP adalah implementasi protokol CIP yang dikembangkan oleh Rockwell Automation. Lapisan aplikasi protokol adalah CIP. EtherNet/IP adalah protokol lapisan aplikasi yang dibangun di atas tumpukan TCP/IP standar, yang memperlakukan semua perangkat di jaringan sebagai kumpulan "objek" terpadu, memanfaatkan infrastruktur Ethernet yang ada di bagian bawah (berapa pun kecepatannya). Seluruh tumpukan EtherNet/IP dapat diimplementasikan dalam perangkat lunak pada prosesor tujuan umum tanpa memerlukan ASIC atau Field Programmable Gate Array (FPGA).EtherNet/IP menggunakan 44818/TCP untuk pesan eksplisit dan 2222/UDP untuk pesan implisit.
5.10 Protokol EtherCAT
EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology) adalah protokol Ethernet untuk teknologi otomasi kontrol dengan Ethertype 0x88A4, yang membuat IP dapat dirutekan dengan memasukkan data frame ke dalam paket UDP. etherCAT tidak menggunakan model per-siklus-per-simpul. Daripada memproses satu frame per node per siklus (waktu pembaruan), EtherCAT menggunakan mode "on-the{9}}fly". Daripada hanya menerima frame Ethernet dari perangkat, EtherCAT membaca data yang dikirim ke perangkat saat melewatinya, menafsirkan dan menyalinnya sebagai data proses di setiap node, dan juga memasukkan data masukan saat melewatinya. data saat datagram lewat. Banyak node dapat diatasi dengan satu frame.
Jaringan EtherCAT dapat diintegrasikan melalui gateway dengan CANopen, DeviceNet, PROFIBUS dan protokol lainnya. Grup Teknologi EtherCAT adalah organisasi pengguna dan pemasok internasional; per Agustus 2009, terdiri dari lebih dari 1.100 perusahaan dari 47 negara. etherCAT disertakan sebagai protokol fieldbus di IEC 61158 dan IEC 61788, serta dalam protokol IEC 61158 dan IEC 61789. EtherCAT sebagai protokol fieldbus termasuk dalam standar IEC 61158 dan IEC 61784. etherCAT menggunakan port 34980/UDP dan 34980/TCP untuk perutean antar LAN Ethernet.
5.11 Protokol EGD (Data Global Ethernet)
Protokol Ethernet Global Data (EGD) adalah mekanisme komunikasi yang memungkinkan CPU berbagi sebagian memori internalnya dengan satu atau lebih CPU lain pada laju siklus yang dijadwalkan secara rutin. PLC GE Fanuc tertentu menggunakan protokol EGD.
5.12 Protokol FINS
FINS adalah protokol yang dikembangkan oleh Omron (perusahaan kontrol Jepang) dan digunakan di PLC terbarunya. Biasanya berjalan pada sistem-yang mendukung IP menggunakan port 9600/UDP.
5.13 Protokol Tautan Host
Host Link adalah protokol yang dikembangkan oleh Omron untuk seri PLC lamanya, namun banyak PLC Omron baru yang masih dapat berkomunikasi menggunakan protokol HostLink. Ini adalah protokol bus RS-232 berdasarkan kode ASCII.
5.14 Protokol SERCOS (Sistem Komunikasi Serial-Waktu Nyata)
SERCOS memiliki persyaratan-waktu nyata yang ketat dan sangat cocok untuk kontrol gerakan di berbagai bidang seperti pemotongan dan pembentukan logam, perakitan mesin, pengemasan, robotika, pencetakan, dan penanganan material. Protokol ini dikelola oleh SERCOS International dan versi saat ini adalah SERCOS III. SERCOS didefinisikan secara rinci dalam standar IEC 61158 dan IEC 61784.
5.15 SRTP (Protokol Transfer Permintaan Layanan)
SRTP merupakan protokol komunikasi perintah dan data ke PLC melalui PC. Ini digunakan oleh GE Fanuc PLCs sebagai protokol komunikasi lapisan aplikasi.
5.16 Protokol Sinec H1
Sinec H1 adalah protokol lapisan transport yang dikembangkan oleh Siemens yang dapat menjalankan berbagai protokol lapisan aplikasi. Karakteristik bandwidth yang besar dari protokol ini membuatnya ideal untuk transmisi data dalam jumlah besar.