Ethernet postaja vse bolj pomembna omrežna tehnologija v industrijskih aplikacijah.
Na področju nadzora gibanja so Ethernet, fieldbus in druge tehnologije-kot je medsebojno povezovanje perifernih komponent (PCI)-zgodovinsko tekmovale za obvladovanje nekaterih najzahtevnejših delovnih obremenitev v sistemih industrijske avtomatizacije in nadzora. Aplikacije za nadzor gibanja zahtevajo determinizem-zagotovitev, da bo omrežje pravočasno dostavilo delovne obremenitve določenim vozliščem-kar je bistvenega pomena za zagotavljanje zadrževanja položaja, kar posledično zagotavlja natančne zaustavitve voznika, pravilno pospeševanje/pojemanje hitrosti in druge naloge.
Standard IEEE 802.3 Ethernet še nikoli ni izpolnil teh zahtev. Čeprav sta polno-dupleksno preklapljanje in izolirane kolizijske domene nadomestile zastarelo plast podatkovne povezave CSMA/CD, protokolu še vedno manjka predvidljivosti. Poleg tega visoka zapletenost TCP/IP v tipičnem skladu ni optimizirana za zanesljiv prenos prometa v-realnem času. Posledično so vodila fieldbus in krmilne arhitekture, ki temeljijo na PC-s karticami PCI, ki temeljijo na ASIC-že dolgo običajne rešitve za nadzor gibanja.
Rešitve Ethernet, ki segajo od EtherNet/IP® do EtherCAT®, premagujejo te pomanjkljivosti na svoj edinstven način. Čeprav industrijski Ethernet ponuja več drugih prednosti pred alternativnimi tehnologijami, je še daleč od prevlade na trgu nadzora gibanja. Oglejmo si tri razloge, zakaj lahko-in bo-dobil vse večji sprejem v prihodnjih letih.
1
Konvergenca namesto povečane kompleksnosti
Sčasoma je naraščajoča medsebojna povezava med podjetniško IT in tovarniško površino vodila do bolj zapletenih sistemov, ki pogosto vključujejo mešanico standardnega Etherneta, industrijskega Etherneta in tehnologij fieldbus. Na primer, stroj lahko uporablja:
Takšna omrežja so zapletena in draga za postavitev in vzdrževanje. Vsak protokol zahteva lastne postopke izvajanja, osebje za namestitev in usposabljanje. V nasprotju s tem Ethernet ponuja možnost združevanja različnih omrežij-kot so tista za nadzor gibanja in varnost-v stroškovno-učinkovito infrastrukturo, ki jo je lažje povezati, široko podpirajo prodajalci in jo je mogoče prilagoditi prihodnjim zahtevam.
Ethernet ponuja možnost združevanja različnih omrežij.
Protokol EtherNet/IP ponazarja, kako je mogoče v praksi v celoti izkoristiti konvergenco. Z uporabo standardnih ethernetnih tehnologij, kot sta TCP/IP in UDP/IP, dopolnjenih s funkcijami, kot je CIP Sync (za doseganje natančne časovne sinhronizacije protokola prek porazdeljene ure IEEE 1588), lahko integrirani komutirani sistemi hkrati sprejmejo komercialne in industrijske aplikacije.
2
Determinizem za aplikacije za nadzor gibanja
Nadzor gibanja temelji na natančni komunikaciji. To natančnost podpira časovno-režno-razporejanje, pri katerem ima vsaka naprava razpored znotraj pravilnika o razporejanju za komunikacijo z drugimi napravami. Ti servo pogoni in krmilniki izračunajo svoj čas, iz katerega je mogoče izpeljati vrednost ∆T krmilne funkcije. Če prenos podatkov postane nepredvidljiv, se lahko rezultati izgubijo; zato je za zagotovitev stabilnosti zanke potreben determinizem.
Ethernet je sposoben podpirati zahtevne aplikacije za nadzor gibanja v tovarni.
V nekaterih primerih je implementacija IEEE 1588 v EtherNet/IP prek pospeševalnih vezij, ki so neposredno integrirana v čipe Intel®, le en pogost mehanizem, s katerim rešitve Ethernet uveljavljajo determinizem. EtherCAT-ova visoko{2}}hitro-obdelava v realnem času je še en primer, kako se v aplikacijah za nadzor gibanja doseže dosledna in predvidljiva zmogljivost. EtherCAT premaga stroge fizične omejitve centralizirane komunikacije na osnovi PCI-, ki zahteva hitro komunikacijo med strojno procesno enoto in servo procesorjem ob ohranjanju kratke razdalje.
Jason Goerges je v članku, objavljenem v *Machine Design* leta 2010, pojasnil:
Arhitektura porazdeljenega procesorja, ki temelji na EtherCAT-, ponuja visoko pasovno širino, sinhronizacijo in fizično prilagodljivost ter se kosa z zmogljivostmi centraliziranega nadzora, hkrati pa ponuja prednosti porazdeljenega omrežja.
Pravzaprav lahko nekateri procesorji, ki uporabljajo ta pristop, nadzorujejo do 64 visoko koordiniranih osi-vključno s položajem, hitrostjo in tokovnimi zankami ter komutacijo-pri hitrosti vzorčenja in posodabljanja 20 kHz.
3
Dolgoročna-zmožnost preživetja za IIoT
Od svojega začetka kot tehnologije lokalnega omrežja (LAN) je Ethernet doživel vrsto razvoja. Glede na to, da se tradicionalne komponente fieldbus trenutno proizvajajo v majhnem obsegu in da PCI tvega, da postane zastarela arhitektura industrijskega standarda, se je Ethernet razvil do točke, ko je zdaj v celoti sposoben služiti industrijskemu internetu stvari (IIoT), ki temelji na IP-.
Zaradi prihajajočih izboljšav-, kot je časovno-občutljivo omrežje, ki bo izboljšalo IEEE 1588 in podpiralo možnost omrežne konvergence-Ethernet postane idealna izbira za trenutne in prihodnje aplikacije za nadzor gibanja. To ne pomeni, da bodo fieldbuss in PCI izginili; bolje rečeno, ko se industrija avtomatizacije premika proti IIoT, bodo prednosti Etherneta še naprej rasle.