Ethernet devine o tehnologie de rețea din ce în ce mai importantă în aplicațiile industriale.
În domeniul controlului mișcării, Ethernet, fieldbus și alte tehnologii-cum ar fi Peripheral Component Interconnect (PCI)-au concurat istoric pentru a gestiona unele dintre cele mai solicitante sarcini de lucru din sistemele de automatizare și control industrial. Aplicațiile de control al mișcării necesită determinism-garanția că rețeaua va livra sarcini de lucru către nodurile desemnate în timp util-care este esențială pentru asigurarea menținerii poziției, care la rândul său asigură opriri precise ale șoferului, accelerare/decelerare adecvată și alte sarcini.
Standardul IEEE 802.3 Ethernet nu a îndeplinit niciodată aceste cerințe. Chiar dacă domeniile de comutare full-duplex și de coliziune izolate au înlocuit stratul de legătură de date CSMA/CD învechit, protocolului îi lipsește încă predictibilitatea. În plus, complexitatea ridicată a TCP/IP dintr-o stivă tipică nu este optimizată pentru transmiterea fiabilă a traficului-în timp real. În consecință, magistralele de câmp și arhitecturile de control bazate pe PC-cu plăci PCI bazate pe ASIC-au fost mult timp soluții comune pentru controlul mișcării.
Soluțiile Ethernet, de la EtherNet/IP® la EtherCAT®, depășesc aceste neajunsuri în moduri proprii. Deși Industrial Ethernet oferă câteva alte avantaje față de tehnologiile alternative, este încă departe de a domina piața de control al mișcării. Să examinăm trei motive pentru care poate-și va- obține o acceptare din ce în ce mai mare în următorii ani.
1
Convergență mai degrabă decât complexitate crescută
De-a lungul timpului, interconectarea din ce în ce mai mare dintre IT-ul întreprinderii și nivelul fabricii a condus la sisteme mai complexe, care implică adesea o combinație de tehnologii standard Ethernet, Ethernet industrial și fieldbus. De exemplu, o mașină poate utiliza:
Astfel de rețele sunt complexe și sunt costisitoare de configurat și întreținut. Fiecare protocol necesită propriile proceduri de implementare, personal de instalare și instruire. În schimb, Ethernet oferă posibilitatea de a converge diferite rețele-cum ar fi cele pentru controlul mișcării și siguranță-într-o infrastructură rentabilă-, care este mai ușor de conectat, susținută pe scară largă de furnizori și adaptabilă la cerințele viitoare.
Ethernet oferă posibilitatea de a converge diferite rețele.
Protocolul EtherNet/IP exemplifica modul în care convergența poate fi pe deplin valorificată în practică. Folosind tehnologii Ethernet standard, cum ar fi TCP/IP și UDP/IP, completate de caracteristici precum CIP Sync (pentru a realiza sincronizarea precisă a protocolului de timp prin ceasul distribuit IEEE 1588), sistemele integrate comutate pot găzdui atât aplicații comerciale, cât și industriale simultan.
2
Determinism pentru aplicațiile de control al mișcării
Controlul mișcării se bazează pe o comunicare precisă. Această precizie este susținută de programarea bazată pe-slot-de timp, în care fiecare dispozitiv are o programare în cadrul politicii de programare pentru comunicarea cu alte dispozitive. Aceste servomotor și controlere își calculează timpul respectiv, din care poate fi derivată valoarea ∆T a funcției de control. Cu toate acestea, dacă transmisia de date devine imprevizibilă, rezultatele se pot pierde; prin urmare, determinismul este necesar pentru a asigura stabilitatea buclei.
Ethernet este capabil să suporte aplicații solicitante de control al mișcării din fabrică.
În unele cazuri, implementarea IEEE 1588 în EtherNet/IP prin circuite acceleratoare integrate direct în cipurile Intel® este doar un mecanism comun prin care soluțiile Ethernet impun determinismul. Procesarea EtherCAT de mare-viteză- în timp real este un alt exemplu al modului în care performanța consistentă și previzibilă este atinsă în aplicațiile de control al mișcării. EtherCAT depășește limitele fizice stricte ale comunicării centralizate bazate pe PCI-, care necesită o comunicare rapidă între unitatea de procesare a mașinii și servoprocesorul, menținând în același timp o distanță scurtă.
Jason Goerges a explicat într-un articol publicat în *Machine Design* în 2010:
Arhitectura procesorului distribuit bazată pe EtherCAT-oferă lățime de bandă mare, sincronizare și flexibilitate fizică, rivalizând cu capacitățile de control centralizat, oferind în același timp avantajele unei rețele distribuite.
De fapt, unele procesoare care folosesc această abordare pot controla până la 64 de axe foarte coordonate-inclusiv poziția, viteza și buclele de curent, precum și comutația-la rate de eșantionare și actualizare de 20 kHz.
3
Viabilitatea-pe termen lung pentru IIoT
De la începuturile sale ca tehnologie de rețea locală (LAN), Ethernet a suferit o serie de dezvoltări. Având în vedere că componentele tradiționale fieldbus sunt produse în prezent la scară mică și că PCI riscă să devină o arhitectură standard industrială învechită, Ethernet a evoluat până la punctul în care este acum pe deplin capabil să deservească Internetul industrial al obiectelor (IIoT) bazat pe IP-.
Îmbunătățirile viitoare-cum ar fi rețelele-sensibile la timp, care vor perfecționa IEEE 1588 și vor sprijini posibilitatea de convergență a rețelei-de asemenea, fac din Ethernet o alegere ideală pentru aplicațiile actuale și viitoare de control al mișcării. Acest lucru nu înseamnă că fieldbus-urile și PCI vor dispărea; mai degrabă, pe măsură ce industria automatizării se îndreaptă către IIoT, avantajele Ethernet vor continua să crească.