Průmyslový Ethernet - Industrial Ethernet

Průmyslový ethernetový přepínač

Průmyslový Ethernet ( IE ) je použití Ethernetu v průmyslovém prostředí s protokoly, které poskytují determinismus a řízení v reálném čase. Protokoly pro průmyslový Ethernet zahrnují EtherCAT , EtherNet / IP , PROFINET , POWERLINK , SERCOS III , CC-Link IE a Modbus TCP . Mnoho průmyslových ethernetových protokolů používá upravenou vrstvu Media Access Control (MAC) k zajištění nízké latence a determinismu. Některé mikrokontroléry, jako je Sitara, poskytují podporu průmyslového Ethernetu.

Průmyslový Ethernet může také odkazovat na použití standardních ethernetových protokolů s odolnými konektory a rozšířenými teplotními spínači v průmyslovém prostředí pro automatizaci nebo řízení procesů . Komponenty používané v procesních oblastech závodu musí být navrženy tak, aby pracovaly v drsném prostředí s extrémními teplotami, vlhkostí a vibracemi, které překračují rozsahy pro zařízení informační technologie určené pro instalaci v kontrolovaných prostředích. Použití variant Ethernetu s optickými vlákny snižuje problémy s elektrickým šumem a zajišťuje elektrickou izolaci.

Některé průmyslové sítě zdůrazňovaly deterministické doručování přenášených dat, zatímco Ethernet používal detekci kolizí, což ztěžovalo odhadování doby přenosu pro jednotlivé datové pakety s rostoucím síťovým provozem. Průmyslové využití ethernetu obvykle využívá plně duplexní standardy a další metody, takže kolize nepřijatelně neovlivňují doby přenosu.

Prostředí aplikace

Průmyslové použití vyžaduje zohlednění prostředí, ve kterém musí zařízení fungovat. Tovární zařízení musí tolerovat širší rozsah teplot, vibrací, fyzické kontaminace a elektrického šumu než zařízení instalovaná ve vyhrazených informačních technologických skříních . Jelikož se řízení kritického procesu může spoléhat na ethernetové spojení, mohou být vysoké ekonomické náklady na přerušení a vysoká dostupnost je proto základním kritériem. Sítě průmyslového Ethernetu musí spolupracovat se současnými i staršími systémy a musí poskytovat předvídatelný výkon a udržovatelnost. Kromě fyzické kompatibility a nízkoúrovňových transportních protokolů musí praktický průmyslový ethernetový systém zajišťovat také interoperabilitu vyšších úrovní modelu OSI . Průmyslová síť musí poskytovat zabezpečení jak před vniknutím z vnějšku elektrárny, tak před neúmyslným nebo neoprávněným použitím v závodě.

Když se průmyslová síť musí připojit k kancelářské síti nebo externím sítím, lze vložit systém brány firewall pro řízení výměny dat mezi sítěmi. Toto oddělení sítě zachovává výkon a spolehlivost průmyslové sítě.

Průmyslová prostředí jsou často mnohem drsnější, často podléhají olejovým postřikům, vodním postřikům a fyzickým vibracím, proto průmyslový Ethernet často vyžaduje robustnější a vodotěsný konektor na jednom nebo obou koncích kabelu Cat-5 nebo Cat-6 , například M12 konektory nebo konektory M8, spíše než konektory 8P8C extrémně běžně používané v domácnostech a firmách.

Výhody a potíže

Programovatelné logické automaty (PLC) komunikují pomocí jednoho z několika možných otevřených nebo proprietárních protokolů, jako jsou EtherNet / IP , Modbus , Sinec H1 , Profibus , CANopen , DeviceNet nebo FOUNDATION Fieldbus . Myšlenka používat standardní Ethernet zvyšuje interoperabilitu těchto systémů .

Mezi výhody oproti jiným typům průmyslové sítě patří:

  • Zvýšená rychlost, a to z 9,6 kbit / s u RS-232 na 1 Gbit / s u Gigabit Ethernet
  • Schopnost používat všudypřítomné kabely Cat5e / Cat6
  • Možnost použít optické vlákno pro zvětšení vzdálenosti
  • Schopnost používat standardní síťový hardware pro kabelovou a bezdrátovou komunikaci
  • Možnost mít více než dva uzly na lince, což bylo možné u RS-485, ale ne u RS-232
  • Potenciální použití peer-to-peer architektury na rozdíl od client-server ty
  • Lepší interoperabilita

Problémy s průmyslovým Ethernetem zahrnují:

  • Migrace stávajících systémů na nový protokol
  • U protokolů využívajících TCP může dojít ke snížení výkonu v reálném čase
  • Další složitost spojená se síťovou technologií
  • Minimální velikost rámce Ethernetu je 64 bytů, zatímco typické velikosti dat průmyslové komunikace se mohou blížit 1–8 bytům. Tato režie protokolu ovlivňuje účinnost přenosu dat.

Viz také

Reference

externí odkazy