Các mô hình Ethernet công nghiệp

Ethernet công nghiệp Siemens là hệ sinh thái truyền thông mạng công nghiệp toàn diện, mạnh mẽ và đáng tin cậy nhất thế giới, được xây dựng dựa trên nền tảng chuẩn IEEE 802.3 kết hợp với các giao thức công nghiệp tiên tiến như PROFINET, ISO, TCP/IP, UDP, OPC UA và MQTT, cho phép kết nối liền mạch từ cấp trường (field level) đến cấp quản lý doanh nghiệp (enterprise level). Với khả năng kết nối không giới hạn (lên đến 1024 trạm), tốc độ truyền cao (100 Mbps full duplex), cấu trúc topology linh hoạt (line, star, ring, tree, wireless) và dung lượng truyền dữ liệu lớn (1440 bytes), Ethernet công nghiệp Siemens đáp ứng hoàn hảo cho mọi ứng dụng từ quy mô nhỏ đến hệ thống tự động hóa nhà máy quy mô lớn.​

PROFINET – Ethernet công nghiệp tiêu chuẩn
PROFINET – Chuẩn Ethernet cho tự động hóa: PROFINET là giao thức Ethernet công nghiệp hàng đầu của Siemens, chạy chế độ full duplex cho phép truyền dữ liệu đồng thời theo cả hai hướng với tốc độ 100 Mbps, hỗ trợ “switched Ethernet” và cấu trúc topology tiện lợi (Star, Line, Ring), kết nối Wireless. PROFINET không giới hạn số lượng trạm (chỉ giới hạn khoảng cách cáp đồng 100m), hỗ trợ tối đa 256 IO-Devices/IO-Controller, truyền nhận 1440 bytes dữ liệu, sử dụng địa chỉ theo tên thiết bị nên không giới hạn số lượng.​

Ưu điểm vượt trội so với PROFIBUS: PROFINET vượt trội hơn PROFIBUS về tốc độ (100 Mbps full duplex so với 9.6 Kbps-12 Mbps half duplex), độ dài mạng không giới hạn (so với 1200m/segment), số điểm kết nối không giới hạn (so với tối đa 127 trạm), dung lượng truyền nhận lớn hơn (1440 bytes so với 246 bytes), topology linh hoạt hơn và hỗ trợ kết nối wireless.​

Module truyền thông Ethernet cho S7-1200
CP 1243-1 (CSM 1277): Module truyền thông Ethernet cho S7-1200 kết nối với 3-4 điểm mạng Ethernet công nghiệp với tốc độ 10/100 Mbit/s, 4 cổng RJ45, nguồn cấp 24VDC, cho phép S7-1200 tham gia vào mạng PROFINET và các giao thức công nghiệp khác.​

Chức năng và ứng dụng: Hỗ trợ giao thức TCP/IP, ISO on TCP, S7 communication, cho phép kết nối đa điểm, mở rộng khả năng truyền thông của CPU S7-1200, phù hợp cho các ứng dụng cần nhiều kết nối mạng đồng thời.​

Module truyền thông Ethernet cho S7-1500
CP 1543-1: Bộ xử lý truyền thông kết nối SIMATIC S7-1500 với Ethernet công nghiệp, hỗ trợ TCP/IP, ISO, UDP, S7 communication, IP Broadcast/Multicast, cho phép CPU S7-1500 tham gia vào các mạng công nghiệp phức tạp và kết nối với hệ thống SCADA/MES/ERP.​

EtherNet/IP trên S7-1500: S7-1500 hỗ trợ giao tiếp EtherNet/IP – giao thức phổ biến trong công nghiệp Bắc Mỹ, cho phép tích hợp với các thiết bị Allen-Bradley, Rockwell Automation và các nhà sản xuất khác, tạo nên hệ thống tự động hóa đa nền tảng.​

Module truyền thông Ethernet cho S7-300
CP 343-1 (6GK7343-1EX30-0XE0): Bộ xử lý truyền thông hỗ trợ kết nối Ethernet tốc độ cao (10/100 Mbit/s) cho PLC S7-300, hoạt động linh hoạt như PROFINET IO Controller hoặc IO Device, tích hợp bộ Switch giúp kết nối nhiều thiết bị mà không cần switch bên ngoài.​

CP 343-1 Advanced: Phiên bản nâng cao với khả năng kết nối đồng thời nhiều giao thức: PROFINET, TCP/IP, ISO on TCP, S7 communication, hỗ trợ chức năng routing và firewall cơ bản.​

Module truyền thông Ethernet cho S7-400
CP 443-1: Bộ xử lý truyền thông Ethernet công nghiệp cho S7-400 với tốc độ 10/100/1000 Mbit/s (Gigabit Ethernet), hỗ trợ PROFINET IO Controller/Device, TCP/IP, ISO on TCP, S7 communication, OPC UA Server, phù hợp cho các hệ thống quy mô lớn đòi hỏi băng thông cao.​

CP 443-1 Advanced: Phiên bản cao cấp với tính năng bảo mật nâng cao, firewall tích hợp, VPN, hỗ trợ redundancy cho các ứng dụng quan trọng trong S7-400H.​

Thiết bị mạng Ethernet công nghiệp SIMATIC NET
SCALANCE X Switch: Dòng switch Ethernet công nghiệp với nhiều model từ cơ bản đến nâng cao (SCALANCE X200, X300, X400, X500), hỗ trợ managed/unmanaged, từ 5 đến 26 cổng, tốc độ 10/100 Mbps hoặc Gigabit, cấp bảo vệ IP20/IP65/IP67, hỗ trợ redundancy (ring topology với thời gian phục hồi < 300ms).​

SCALANCE W WLAN: Thiết bị kết nối không dây (Wireless LAN) công nghiệp cho PROFINET và Ethernet, chuẩn IEEE 802.11a/b/g/n/ac, hỗ trợ outdoor và indoor, cấp bảo vệ IP65, tần số 2.4GHz và 5GHz, cho phép kết nối thiết bị di động, AGV (Automated Guided Vehicle) và các ứng dụng không dây.​

SCALANCE M Router: Router công nghiệp cho kết nối giữa các mạng con (subnets), hỗ trợ VPN, firewall, NAT, tốc độ Gigabit Ethernet, phù hợp cho kết nối từ xa và bảo mật mạng.​

Thiết bị bảo mật mạng Ethernet công nghiệp
SCALANCE S Security Modules: Dòng sản phẩm bảo mật mạng công nghiệp bao gồm nhiều model như 6GK5615-0AA00-2AA2, 6GK5622-2GS00-2AC2, 6GK5632-2GS00-2AC2, 6GK5636-2GS00-2AC2, 6GK5642-2GS00-2AC2, cung cấp tính năng firewall, VPN, Deep Packet Inspection, IDS/IPS (Intrusion Detection/Prevention System), bảo vệ mạng công nghiệp khỏi các cuộc tấn công mạng và truy cập trái phép.​

Tính năng bảo mật: Hỗ trợ IPsec VPN, SSL VPN, stateful firewall, NAT, VLAN, Access Control List (ACL), logging và monitoring, tích hợp với SIMATIC Security Manager để quản lý tập trung.​

Cấp độ mạng trong kiến trúc SIMATIC NET
Cấp quản lý (Management Level): Ethernet công nghiệp kết nối MES, ERP, SCADA với các máy tính quản lý và giám sát, sử dụng giao thức TCP/IP, OPC UA, MQTT.​

Cấp điều khiển (Control Level): PROFINET và Ethernet công nghiệp kết nối các PLC S7-1200/1500/300/400 với nhau và với HMI, sử dụng S7 communication, PROFINET IO Controller.​

Cấp trường (Field Level): PROFINET IO kết nối PLC với các thiết bị I/O phân tán, biến tần, bộ khởi động mềm, sử dụng PROFINET IO Device.​

Cấp cảm biến/cơ cấu chấp hành (Sensor/Actuator Level): PROFINET kết hợp với AS-Interface hoặc IO-Link để kết nối cảm biến và cơ cấu chấp hành.​

Đặc điểm kỹ thuật Ethernet công nghiệp Siemens
Chuẩn truyền thông: IEEE 802.3 (Ethernet), PROFINET theo IEC 61158/61784. Số lượng trạm: Không giới hạn (tối đa 1024 trạm theo khuyến nghị). Phương pháp thâm nhập: CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) kết hợp với switched Ethernet để tránh collision.​

Tốc độ truyền: 10/100/1000 Mbps (Fast Ethernet/Gigabit Ethernet), full duplex. Môi trường truyền dẫn: Cáp đồng (Copper – Cat5e, Cat6, Cat6a), cáp quang (Fiber Optic – đơn mode/đa mode), kết nối không dây (WLAN).​

Kiểu nối (Topology): Đường thẳng (Line), cây (Tree), hình sao (Star), vòng tròn (Ring) và kết hợp, Wireless. Dịch vụ truyền thông: S7 Function, ISO Transport, ISO-on-TCP, TCP/IP, UDP, OPC UA, MQTT, EtherNet/IP.​

Ứng dụng đa ngành
Ethernet công nghiệp Siemens được ứng dụng rộng rãi trong: sản xuất ô tô (automotive), thực phẩm & đồ uống (F&B), dược phẩm (pharmaceutical), hóa chất (chemical), dầu khí (oil & gas), điện lực (power generation), xử lý nước/nước thải (water treatment), khai khoáng (mining), logistics, giao thông vận tải (transportation), tòa nhà thông minh (smart building) và các hệ thống tự động hóa đòi hỏi kết nối mạng tốc độ cao, độ tin cậy cao và khả năng mở rộng linh hoạt.