List of PLC Communication Protocols

What are networking protocols used in Industrial Automation?

Here, I am listing the different types of communication protocols used for the automation of processes in PLC.

1. EtherNet/IP
2. Profibus
3. Modbus
4. Interbus
5. ProfiNet
6. ControlNet
7. DeviceNet
8. DirectNet
9. CompoNet
10. RAPIENet
11. EtherCAT
12. MelsecNet
13. Optomux
14. DF-1 Protocol
15. HostLink Protocol
16. MECHATROLINK
17. DH- Data Highway
18. PPI- Point to Point
19. EtherNet Powerlink
20. MPI- Multi-Point Interface
21. EGD- Ethernet Global Data
22. AS-i- Actuator Sensor Interface
23. OSGP- Open Smart Grid Protocol
24. DNP3- Distributed Network Protocol
25. SDS- Smart Distributed System Protocol
26. PieP- Process Image Exchange Protocol
27. SRTP- Service Request Transport Protocol
28. BSAP- Bristol Standard Asynchronous Protocol
29. FINS- Factory Interface Network Service Protocol
30. HART- Highway Addressable Remote Transducer Protocol
31. Recommended Standard (RS-232, RS- 422, and RS-485) Protocols

What is the Baud Rate?

Baud rate is also known as Communication speed.

The rate of data transmission on the network is called Baud Rate. The unit of Baud Rate is bits/second (b/s).

In simple terms, it is calculated as the “number of data transferred per second”.

Characteristics of PLC Communication Protocols in Table

When PLC modules are connected over the network, the standard communication protocols are used.

The different types of standard communication protocols support different speed (baud rate), distance(network length) and the number of connecting devices (nodes).

Which PLC communication protocol you should use?

• If you want to communicate with the more number of nodes with more speed, Ethernet is the best choice. 
• If your network has a length of more than 25 Kilo-meter, you should use the Control Net protocol.

Binary Data Type Conversion for Baud Rate

Binary system based on the bit. Bit is either 0 or 1.

• 1 Nibble= 4 Bits
• 1 Byte= 8 Bits
• 1 Word= 2 Bytes = 16 Bits
• 1 Double Word= 4 Bytes= 32 Bits

Let’s see, binary data representation diagram.

This is all about topmost PLC communication protocols. And I also covered the basic fundamental parts of protocol like Baud rate (communication speed), network length and the number of nodes supported by each protocol.

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Basics of PLC Modules | Different Types of PLC Modules

Table of Contents

Different types of PLC Modules

A programmable logic computer (PLC) is an industrial digital computer that is generally used to control the process. As it is an industrial computer, a logical program to control the process is prepared in the general computer.

Then this program is transferred to the PLC using cables. This program is stored in the PLC memory.

The logical program is prepared using a programming language called Ladder logic, Statement List, or Functional block diagram. A program is prepared in such a way that the peoples with electrical or instrumentation background can easily understand.

A Programmable Logic Controller consists of various inputs and outputs modules. A PLC monitors the status of switches and sensors using input terminals and based on this status they will give the command to the output devices through the output terminals.

For more details about PLC, you can refer to the article about What is PLC? How does it work?

PLC Hardware

In this article, we are going to see different types of PLC modules. PLC hardware consists of various modules such as,

• Power Supply Module (PS)
• CPU
• Interface Module (IM)
• Signal Modules (SM)
• Function Module (FM)
• Communication Processor (CP)

There are mainly two types of PLCs, generally, we can find in the industry, in terms of hardware

1. Fixed PLC or Compact PLC

Compact OR Fixed PLC

All the modules are within a single case. This type of PLC has a fixed number of Input/Output modules.

The power supply, CPU, and communication card are within a single case. From the below image you can get some ideas about the compact or fixed plc.

2. Modular PLC

Modular PLC

The name itself suggests that this type of PLC consists of various modules. Inputs and Outputs modules can be easily expanded just by adding the modules.

All the modules are fitted in the rack, that’s why it is also called rack mounted PLC. The below image shows the modular type PLC.

Block Diagram of Siemens PLC Modules

Modular PLCs are the most commonly used PLCs in the industry because it has the reliability to extends the I/Os. There is a rack or chassis in which all the modules are mounted and internally communicated with each other that’s why it is also called “Rack Mounted PLC”.

1) Rack or Chassis

The rack or chassis is the most important hardware part of the PLC.

The rack or chassis allows all the plc modules to be mounted or connected to a communication bus to communicate with the CPU.

The main functions of the rack or chassis are

• It distributes power evenly
• It houses different input-output modules
• It acts as a link between the CPU and different modules

2) Power Supply Module (PS)

The power supply module is used to gives the appropriate voltage to a different module as well as the CPU of the PLC system.

The PLC system mostly works with 24V DC voltage, PLC power supply converts line voltage of 100-240 VAC into lower DC voltage generally 24 VDC. PLC power supplies can come in different sizes and ratings based on different plc and applications.

The most common current rating of the power supply module is 5-20 amps for smaller plc systems and it can go up to 50 amps for more complex plc systems.

3) Central Processing Unit (CPU)

Central Processing Unit, we can say that this is the brain of this system. The program in the form of logical instructions is stored in the CPU.

All the arithmetic and logical functions are performed in the CPU. It executes the instructions as per the stored program by the user.

The Processor in the CPU is used to do computation like managing the computer’s memory, monitoring the status of inputs, and activating output according to the user’s logical instructions.

The Memory in the CPU is used to store programs and data from the different equipment connected to PLC.

4) Interface Module (IM)

The interface module is used when you want to expand input-output modules and you don’t have space for extra modules in the main rack. You have to connect the other rack with the main rack to communicate it with the CPU.

The interface module is used to connect the other racks with the main rack.

5) Signal Module (SM)

There are different inputs and outputs are connected with the PLC. These inputs and outputs may be digital or analog.

Field Devices

There are mainly four types of modules are available

1. Digital Input Module
2. Digital Output Module
3. Analog Input Module
4. Analog Output Module

Sometimes, based on the user requirement, a combination of digital input/output and analog input/output modules are also used.

6) Function Module (FM)

It is an optional module and used with the modular types of PLC. This type of module is generally used with a special type of controlling such as,

• High-Speed Counter Module
• PID Module
• Weighing Module

7) Communication Processor (CP)

The communication processor module is used mainly for communication with different controllers or devices such as other PLCs, SCADA, HMI, and other controllers.

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• 2024년 까지 매년 5.7%의 성장이 있을 것이다. 
• 제조나 Chemical, waste보다 Oil&Gas 산업의 SCADA 수요가 많은 것은 참고 해 볼만 하다. 
• Oil&Gas쪽에 진출 한다면, 지금 보다 더 큰 고객을 만들수 있을듯. 

아래 내용은 www.imarcgroup.com/global-scada-market 에서 발췌한 내용입니다. 

Global SCADA Market to Reach US$ 26 Billion by 2024, Spurred by Increasing Employment in Oil and Gas Industry

Published on Jun 19, 2019

According to the latest report by IMARC Group, titled SCADA Market: Global Industry Trends, Share, Size, Growth, Opportunity and Forecast 2019-2024”, the global SCADA market size reached US$ 18.6 Billion in 2018. Supervisory control and data acquisition (SCADA) is an industrial control system (ICS) that employs computers, network data communications and graphical user interfaces for high-level process supervisory management. It assists in collecting information, transferring it back to the central computer, alerting the home station, carrying out the required analysis and displaying the analysis to the user. It provides the facility of storing large amounts of data and offers an interface to connect the different sensors deployed in an area. Additionally, it aids in maintaining efficiency, processing data for smart and quick decision making, and communicating system issues to help mitigate downtime.

Global SCADA Market Trends:

One of the pivotal factors bolstering the growth of the market is the growing popularity of SCADA systems around the world. This can be attributed to the assistance offered by these systems in distinguishing faults within the machinery and minimizing potential defects. Besides this, the cost-effectiveness of the SCADA framework is also stimulating the demand for these systems around the world. They can also disseminate power by re-steering electricity from excess capacity regions to areas with a lack of power supply. Another factor which is impelling the market growth is the increasing employment of SCADA systems in the oil and gas industry since they help in enhancing the extraction output, streamlining production and minimizing losses. Looking forward, the market is projected to reach a value of US$ 26 Billion by 2024, expanding at a CAGR of around 5.7% during 2019-2024.

Market Summary:

• Based on the component, the market has been classified into the programmable logic controller (PLC), remote terminal units (RTU), human machine interface (HMI), communication systems and others.
• On the basis of the architecture, the market has been divided into hardware, software and services. Currently, services account for the majority of the total market share.
• The market has been analyzed on the basis of the end user into oil and gas, power, water and wastewater, manufacturing, chemicals and petrochemicals, pharmaceutical and others. Presently, the oil and gas segment exhibits a clear dominance in the market.
• Region-wise, the market has been segregated into Europe, North America, Asia Pacific, Latin America, and Middle East and Africa. Amongst these, North America represents the largest market, holding the majority of the global share.
• The competitive landscape of the market has been examined with some of the key players being ABB Ltd., Emerson Electric Co., Rockwell Automation, Inc., Schneider Electric SE, Siemens AG, Alstom, General Electric Co., Honeywell International, Inc., Omron Corporation, Yokogawa Electric Corporation, Iconics Inc., Elynx Technologies, LLC, Enbase LLC, Globalogix and Inductive Automation.

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• 아래 내용은 애덤 그랜트의 오리지널스에 있는 내용이다. 
• 크롬사용자가 IE사용자 보다 업무 능력이 있다는 내용이다. 
• 그러면 크롬만 받으면 업무 능률이 오르나? 그건 아니다. 
• 그 차이이는 조금 더 효율적으로 업무를 개선하려는 노력(주도력)의 차이이다. 
• 그렇다면, 자신에 맞는 Tool을 찾는 노력만으로도 우리는 다른 직원보다 한발 앞서 나가는 것이다. 

경제학자 마이클 하우스먼(Michael Houseman)이 고객 상담원들의 재직 기간 차이의 이유를 밝히기 위한 프로젝트를 진행하다가 놀라운 사실을 발견했다. 웹브라우저로 파이어폭스(Firefox)나 크롬(Chrome)을 사용한 직원들이 인터넷 익스플로러(Internet Explorer)나 사파리(Safari) 사용자들보다 재직 기간이 15%나 더 길었으며, 결근율도 19%나 낮았다.

이어 하우스먼과 그의 연구팀은 판매 실적, 고객 만족도, 평균 통화 지속 시간 등에 대해 거의 300만 건의 자료를 모아서 분석했다. 그 결과 파이어폭스나 크롬을 사용하는 직원들이 판매 실적이 훨씬 좋았고, 평균 통화 시간도 짧았고, 고객 만족도도 높았다. 그들은 인터넷 익스플로러나 사파리를 사용하는 직원들이 입사 120일 후에야 달성한 업무 능력을 90일 만에 보여주었다.

왜 이런 차이가 나는 걸까? 하우스먼은 컴퓨터에 관한 기술적 지식과 숙련도 등 다양한 요인을 분석한 결과 그 차별화 요인은 바로 그들이 브라우저를 획득한 방법에 있음을 밝혀냈다. PC를 구입하고 나서 처음으로 켜면 인터넷 익스플로러 또는 사파리가 내장되어 있다. 고객 상담원들 가운데 2/3가 내장된 브라우저를 사용했는데, 그들은 더 나은 브라우저가 있지 않을까 의문조차 품지 않았다.

파이어폭스나 크롬을 사용하려면 내장된 기능을 그대로 수용하지 않고 주도력(initiative)을 발휘해서 더 나은 선택지를 찾아야 한다. 바로 그 주도력이 업무 수행 능력을 예측할 수 있는 단서가 된다. 내장된 브라우저를 그냥 사용한 상담원들은 자신이 하는 일에도 같은 접근 방식을 적용했다. 그들은 회사에서 준 각본대로 판매했고, 고객 불만을 접수할 때도 표준 절차를 따랐다. 그들은 자신의 직무를 회사가 정해준 고정불변의 것으로 여겼고, 자기 일에 불만이 생기면 결근을 하기 시작하다가 결국 사직했다.

반면 주도적으로 브라우저를 파이어폭스나 크롬으로 바꾼 직원들은 자신들이 하는 일에 달리 접근했다. 그들은 고객들에게 상품을 팔고, 고객들의 불만을 해소할 새로운 방법을 모색했다. 그들은 마음에 들지 않는 상황에 맞닥뜨리면 상황을 바로잡았다. 자신이 처한 상황을 주도적으로 개선했으므로 그들은 이직할 이유가 없었다. 그들은 자신의 일을 자기가 원하는 방식으로 재창조했다.

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1. 문제는 경영이야, 바보야! (창업자에게 경영이 왜 중요한가?) 
   • 문제는 경이이야, 바보야!
   • 대기업 경영 이론과도, 서양의 룰과도 라르다. 
   • 우연인듯 우연이 아닌 우연같은 기회
   • 지루한 프로세스를 따르는 일
   • 신규 사업도 스타트업처럼 시작하라
   • 사업과 고객에 대해 성급히 예단하지 마라
   • 떠랄 때를 생각하고 시작하라
2. 창업은 선택이 아니라 필수다. (스타트업이 가르쳐 주는 것들) 
   • 모두에게 기업가 정신이 필요하다. 
   • 창업을 경험하라
   • 깨달음은 겸손을 낳는다. 
   • 직장은 최고의 창업사관학교
   • 무엇을 하고 살았는지 돌아보라
   • 사업하기 좋은 날은 없다. 
   • 참을 수 없는 창업의 욕구
   • 잘 모르면 쉬워 보인다. 
   • 자유롭게 장점을 취하라
   • 가짜로 진짜를 만들 수 없다. 
3. 기업가 정신과 창업가 자질 (누가 스타트업 경영자가 되는가?)
   • 지금의 논리와 시스템을 허물어라. 
   • 자신만의 이타적 사명을 가져라. 
   • 낙관주의, 주도성, 책임감, 결과중심적 사고
   • 두려움과 게으름과 관료화를 이겨내라. 
   • 대리처럼 현장에서 일하라. 
   • 제품속에 가치를 담아라. 
4. 스타트업은 아이디어에서 출발하지 않는다. (누가 실패하는 창업으로 가는가?) 
   • 아이디어는 그냥 아이디어일 뿐이다. 
   • 모두가 '세계 최초'를 외친다. 
   • 특정한 고객의 특정한 문제에 집중하라. 
   • 불만에 가득찬 고객을 찾아라. 
   • 우리의 고객은 어디에 있는가?
   • 솔루션이 아닌 문제를 찾아라. 
   • 없으면 안 되는것, 고객이 고통스러워 하는것
   • 딸은 유행을 사고, 엄마는 품질을 산다. 
5. 흐르는 강물에 배를 띄워라 (창업했다면 성과를 만들어라.)
   • 모든것을 측정하고 또 측정하라. 
   • 사업 가설이 동작하게 하라. 
   • 반응이 없으면 미련없이 버려라. 
   • 흐르는 강물에 배를 띄워라. 
   • 사업하지 말고 사업준비를 하라. 
   • 우물안에 갇히지 마라. 
   • 형용사에 속지마라. 
6. 지금, 당장 시작하라. (스타트업의 강력한 에너지) 
   • 오늘 할 일을 지금 결정하고 당장 시작하라
   • 스스로를 속이지 마라. 
   • 전진하고 있다고 오해하지 마라. 
   • 현재와 연결된 변곡점을 만들어라. 
   • 디지털 유목민으로 살아라. 
   • 공동 창업자 계약을 맺어라. 
   • 협상과 계약에서 실수하지 마라. 
7. 이윤보다 고객을 사랑하라. (스타트업 마케팅 전략) 
   • 작은 틈을 파고들 날카로운 무리를 만들어라. 
   • 통로를 관찰하고 또 관찰하라. 
   • 바로 앞에 있는 고객부터 만족시켜라. 
   • 제품이 아닌 고객의 행동을 살펴라. 
   • 고객을 숫자로 파악하지 마라. 
   • 편집광처럼 고객에게 집착하라. 
   • 가격표만 바꿔도 혁신이다. 
8. 직원이 아닌 협력자를 구하라 (누구와 함께 어떻게 일할 것인가?) 
   • 지속적인 매출 이익이 발생할 때까지 혼자가라. 
   • 서로에게 어울리는 상대를 찾아라. 
   • 사람은 변하지 않는다. 
   • 자기 일을 하면서 부하의 일을 도와주는 사람. 
   • 경력과 명성 뒤의 실력을 보라. 
   • 북극성이 조직을 이끌도록 하라. 
   • 믿고 함께 일한다는 의미를 전달하라. 
   • 조직 키우기와 직원 늘리기는 별개다. 
9. 실패로 부터 배워라. (스타트업 경영자가 하지 말아야 할 것들) 
   • '첫번째 성공 증후군'을 주의하라
   • 패기와 열정뒤에는 미숙함과 교만이 있다. 
   • 내가 틀렸을 가능성이 있다. 
   • 그들의 찬사는 잘 모른다는 표시다. 
   • 조직을 통제해도 조직원을 통제할 수 없다. 
   • 직원들의 본업을 방해하지 마라. 
   • 평화로운 의사 결정을 틀렸다. 
   • 기업 문화는 조직의 자유의지다. 
10. 지식의 배움에서 행동의 배움으로 (스타트업 경영자가 반드시 해야 할 것들)
    
    • 수집, 측정, 분석보다 설계가 우선이다. 
    • 숫자의 의미를 파악하라. 
    • 행동으로 답하게 물어보라. 
    • 하지 않을 것을 결정하고 절제하라. 
    • 아메리카 드림에서 깨어나라. 
    • 유효한 학습을 계속하라. 
11. 비전보다 생존이 우선이다. (스타트업 위기 관리)
    • 돈의 힘으로 일하려 하지 마라. 
    • 대기업에 기대지 마라. 
    • 호구지책이 먼저다.
    • 초심을 잃어버리지 마라. 
    • 투자는 빚이다. 
    • 부채도 빚이다. 
    • 비전보다 생존이 우선이다. 
12. 성공이 기다리고 있다. (사업의 본질에 다가서라)
    • 고객의 관점으로 사업을 정의하라. 
    • 회원수는 목표가 아닌 수단임을 잊지 마라. 
    • 창업가여, 바람을 피우지 마라. 
    • 잘될 것, 잘 되는 것, 잘된 것. 
    • 뿌리가 있는 사람은 넘어지지 않는다. 
    • 청개구리 창업자가 성공한다. 
    • 사장의 윤리는 회사를 비추는 거울이다. 

• Detach후에 다른 드라이브 또는 다른 서버로 파일을 이동시에 파일이 조각난다면, 
• 그리고, 복사한 MdF파일이 없다면, 그 DB는 아주 위험한 상태가 된다. 
• DB도 이미 분리된 상태이기 때문에 Attach가 안된다면 DB를 복원 시키는것이 불가능 할 수 있다.
• 그러나 Backup은 Active상태에서도 동작 하고, 이동시에 파일이 조각나도
• 언제든 다시 Backup할 수 있다. 

Difference Between Attach vs Restore Database in SQL Server

AttributesAttach/Detach SQL Server DatabaseBackup & Restore SQL Server Database

Conclusion

All the possible differences are explained under different circumstances that will help you in easily choosing the best activity. Always read differences between attach and restore database in the Microsoft SQL server to properly understand them. After clearing all doubts, one can now decide with which they want to go for.

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• 일반적으로 설치시에 파일경로를 지정하는데, 
• 다른 드라이브에 설치 하는 것이 복구와 Backup시 용의하다. 
• 설치된 DB를 다른 드라이브로 이동시에 Detach(분리)한후, 파일을 이동하고, Attach(연결)한다. 

MDF, NDF, LDF 각 파일은 물리 데이터베이스 파일과 파일그룹을 의미한다. 데이터 파일과 로그파일은 서로 같은 파일로 섞이지 않고 데이터베이스에 의해서 개별적으로 보관된다. MSSQL에서 관리되는 파일은 다음과 같이 3가지 타입이 있다.

Primary data files (MDF)

Prmary data file은 데이터베이스의 시작점이고 데이터베이스의 다른 파일을 가리키고 있다. 모든 데이터베이스는 primary data file을 가지고 있다. 보통 .mdf 확장자를 갖는다

Secondary data files (NDF)

Secondary data files은 primary data file 이외의 데이터 파일로 구성된다. Secondary data file이 아애 없는 데이터베이스도 있을 수 있다. 또는 여러개 secondary data file을 가질 수도 있다. 보통 .ndf 확장자를 갖는다.

Log files (LDF)

Log files은 데이터베이스를 복구하는데 사용되는 로그 정보가 포함되어있다. 데이터베이스에는 적어도 하나 이상의 로그 데이터베이스가 있어야 한다. 보통 .ldf 확장자를 갖는다.

각 파일의 의미에서 알 수 있듯이 실제 데이터는 MDF파일만 가지고도 복구할 수 있지만 실수로 인해 복구가 필요해 그동안의 트랜잭션 히스토리가 필요한 경우에는 LDF파일의 존재가 필수적이다.

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