Mae Ethernet yn dod yn dechnoleg rwydweithio gynyddol bwysig mewn cymwysiadau diwydiannol.
Ym maes rheoli mudiant, mae Ethernet, fieldbus, a thechnolegau eraill-megis Peripheral Component Interconnect (PCI)-wedi cystadlu yn hanesyddol i ymdrin â rhai o'r llwythi gwaith mwyaf heriol mewn systemau awtomeiddio a rheoli diwydiannol. Mae cymwysiadau rheoli symudiadau yn gofyn am benderfyniad-y warant y bydd y rhwydwaith yn darparu llwythi gwaith i nodau dynodedig mewn modd amserol-sy'n hanfodol ar gyfer sicrhau bod y safle'n cael ei ddal, sydd yn ei dro yn sicrhau bod gyrwyr yn stopio'n fanwl gywir, cyflymiad/arafu priodol, a thasgau eraill.
Nid yw Ethernet safonol IEEE 802.3 erioed wedi bodloni'r gofynion hyn. Er bod newid deublyg llawn a pharthau gwrthdrawiadau ynysig wedi disodli haen cyswllt data CSMA/CD sydd wedi dyddio, mae diffyg rhagweladwyedd o hyd yn y protocol. At hynny, nid yw cymhlethdod uchel TCP/IP mewn stac nodweddiadol wedi'i optimeiddio ar gyfer trosglwyddo traffig amser real yn ddibynadwy. O ganlyniad, mae bysiau maes a saernïaeth rheoli sy'n seiliedig ar gyfrifiadur personol gyda chardiau PCI wedi'u seilio ar ASIC wedi bod yn atebion cyffredin ers tro ar gyfer rheoli symudiadau.
Mae datrysiadau Ethernet, yn amrywio o EtherNet / IP® i EtherCAT®, yn goresgyn y diffygion hyn yn eu ffyrdd unigryw eu hunain. Er bod Ethernet Diwydiannol yn cynnig nifer o fanteision eraill dros dechnolegau amgen, mae'n dal i fod ymhell o fod yn dominyddu'r farchnad rheoli symudiadau. Gadewch i ni edrych ar dri rheswm pam y gall-ac y bydd-yn cael ei dderbyn yn gynyddol yn y blynyddoedd i ddod.
1
Cydgyfeirio yn hytrach na Chymhlethdod Cynyddol
Dros amser, mae'r rhyng-gysylltiad cynyddol rhwng TG menter a llawr y ffatri wedi arwain at systemau mwy cymhleth, sy'n aml yn cynnwys cymysgedd o dechnolegau Ethernet safonol, Ethernet diwydiannol, a bws maes. Er enghraifft, gallai peiriant ddefnyddio:
Mae rhwydweithiau o'r fath yn gymhleth, ac maent yn ddrud i'w sefydlu a'u cynnal. Mae pob protocol yn gofyn am ei weithdrefnau gweithredu ei hun, personél gosod, a hyfforddiant. Mewn cyferbyniad, mae Ethernet yn cynnig y posibilrwydd o gydgyfeirio rhwydweithiau gwahanol-fel y rhai ar gyfer rheoli symudiadau a diogelwch-yn seilwaith cost-effeithiol sy'n haws ei wifro, a gefnogir yn eang gan werthwyr, ac y gellir ei addasu i ofynion y dyfodol.
Mae Ethernet yn cynnig y posibilrwydd o gydgyfeirio gwahanol rwydweithiau.
Mae'r protocol EtherNet/IP yn dangos sut y gellir defnyddio cydgyfeiriant yn llawn yn ymarferol. Trwy ddefnyddio technolegau Ethernet safonol fel TCP / IP a UDP / IP, wedi'u hategu gan nodweddion fel CIP Sync (ar gyfer cyflawni cydamseriad protocol amser manwl gywir trwy gloc dosbarthedig IEEE 1588), gall systemau switsh integredig ddarparu ar gyfer cymwysiadau masnachol a diwydiannol ar yr un pryd.
2
Penderfyniad ar gyfer Cymwysiadau Rheoli Mudiant
Mae rheoli cynnig yn dibynnu ar gyfathrebu manwl gywir. Cefnogir y manwl gywirdeb hwn gan amserlennu ar sail amser, lle mae gan bob dyfais amserlen o fewn y polisi amserlennu ar gyfer cyfathrebu â dyfeisiau eraill. Mae'r gyriannau servo a'r rheolyddion hyn yn cyfrifo eu hamseriad priodol, a gall gwerth ∆T y swyddogaeth reoli ddeillio ohono. Fodd bynnag, os daw trosglwyddo data yn anrhagweladwy, efallai y bydd canlyniadau'n cael eu colli; felly, mae angen penderfyniaeth i sicrhau sefydlogrwydd dolen.
Mae Ethernet yn gallu cefnogi cymwysiadau rheoli symudiadau heriol yn y ffatri.
Mewn rhai achosion, mae gweithredu IEEE 1588 yn EtherNet/IP trwy gylchedau cyflymydd sydd wedi'u hintegreiddio'n uniongyrchol i sglodion Intel® yn un mecanwaith cyffredin yn unig y mae datrysiadau Ethernet yn ei ddefnyddio i orfodi penderfyniaeth. Mae prosesu amser real cyflymder uchel EtherCAT yn enghraifft arall o sut mae perfformiad cyson, rhagweladwy yn cael ei gyflawni mewn cymwysiadau rheoli symudiadau. Mae EtherCAT yn goresgyn cyfyngiadau ffisegol llym cyfathrebu canolog PCI, sy'n gofyn am gyfathrebu cyflym rhwng yr uned prosesu peiriannau a'r prosesydd servo tra'n cynnal pellter byr.
Esboniodd Jason Goerges mewn erthygl a gyhoeddwyd yn *Machine Design* yn 2010:
Mae pensaernïaeth prosesydd dosbarthedig sy'n seiliedig ar EtherCAT-yn cynnig lled band uchel, cydamseru, a hyblygrwydd corfforol, gan gystadlu â galluoedd rheolaeth ganolog tra'n cynnig manteision rhwydwaith dosbarthedig.
Mewn gwirionedd, gall rhai proseswyr sy'n defnyddio'r dull hwn reoli hyd at 64 o echelinau cydlynol iawn-gan gynnwys lleoliad, cyflymder, a dolenni cerrynt yn ogystal â chymudo-ar gyfraddau samplu a diweddaru o 20 kHz.
3
Hyfywedd-Tymor Hir ar gyfer yr IIoT
Ers ei sefydlu fel technoleg rhwydwaith ardal leol (LAN), mae Ethernet wedi mynd trwy gyfres o ddatblygiadau. O ystyried bod cydrannau bws maes traddodiadol yn cael eu cynhyrchu ar raddfa fach ar hyn o bryd a bod PCI mewn perygl o ddod yn bensaernïaeth o safon ddiwydiannol ddarfodedig, mae Ethernet wedi esblygu i'r pwynt lle mae bellach yn gwbl abl i wasanaethu'r Rhyngrwyd Diwydiannol Pethau (IIoT) sy'n seiliedig ar IP.
Mae gwelliannau sydd ar ddod-megis rhwydweithio sy'n sensitif i amser, a fydd yn mireinio IEEE 1588 ac yn cefnogi'r posibilrwydd o gydgyfeirio rhwydwaith-hefyd yn gwneud Ethernet yn ddewis delfrydol ar gyfer rhaglenni rheoli mudiant yn awr ac yn y dyfodol. Nid yw hyn yn golygu y bydd bysiau maes a PCI yn diflannu; yn hytrach, wrth i'r diwydiant awtomeiddio symud tuag at yr IIoT, bydd manteision Ethernet yn parhau i dyfu.