Ethernet sa stáva čoraz dôležitejšou sieťovou technológiou v priemyselných aplikáciách.
V oblasti riadenia pohybu Ethernet, fieldbus a ďalšie technológie-ako napríklad Peripheral Component Interconnect (PCI)-v minulosti súťažili o zvládnutie niektorých z najnáročnejších pracovných zaťažení v systémoch priemyselnej automatizácie a riadenia. Aplikácie na riadenie pohybu vyžadujú determinizmus-záruku, že sieť bude doručovať pracovné zaťaženie určeným uzlom včas,-čo je nevyhnutné na zaistenie držania polohy, čo zase zaisťuje presné zastavenie vodiča, správne zrýchlenie/spomalenie a ďalšie úlohy.
Štandard IEEE 802.3 Ethernet tieto požiadavky nikdy nesplnil. Aj keď plne{2}}duplexné prepínanie a izolované kolízne domény nahradili zastaranú vrstvu dátového spojenia CSMA/CD, protokolu stále chýba predvídateľnosť. Okrem toho vysoká zložitosť protokolu TCP/IP v typickom zásobníku nie je optimalizovaná na spoľahlivý prenos návštevnosti-v reálnom čase. V dôsledku toho sú priemyselné zbernice a riadiace architektúry na báze PC-s kartami PCI na báze ASIC{7}} už dlho bežnými riešeniami pre riadenie pohybu.
Ethernetové riešenia, od EtherNet/IP® po EtherCAT®, prekonávajú tieto nedostatky vlastným jedinečným spôsobom. Hoci priemyselný Ethernet ponúka niekoľko ďalších výhod oproti alternatívnym technológiám, stále má ďaleko od dominancie na trhu riadenia pohybu. Pozrime sa na tri dôvody, prečo môže-a v nasledujúcich rokoch{3}}získať čoraz väčšiu akceptáciu.
1
Skôr konvergencia ako zvýšená zložitosť
Postupom času viedlo narastajúce prepojenie medzi podnikovým IT a výrobnou základňou k zložitejším systémom, ktoré často zahŕňajú kombináciu štandardného Ethernetu, priemyselného Ethernetu a technológie fieldbus. Stroj môže napríklad využívať:
Takéto siete sú zložité a ich nastavenie a údržba sú nákladné. Každý protokol vyžaduje svoje vlastné implementačné postupy, inštalačný personál a školenie. Na rozdiel od toho Ethernet ponúka možnosť konvergovania rôznych sietí,-ako sú siete pre riadenie pohybu a bezpečnosť,-do nákladovo-efektívnej infraštruktúry, ktorá sa ľahšie prepája, široko podporovaná predajcami a prispôsobiteľná budúcim požiadavkám.
Ethernet ponúka možnosť konvergovania rôznych sietí.
Protokol EtherNet/IP je príkladom toho, ako možno v praxi plne využiť konvergenciu. Použitím štandardných ethernetových technológií, ako sú TCP/IP a UDP/IP, doplnených o funkcie ako CIP Sync (na dosiahnutie presnej synchronizácie časového protokolu prostredníctvom distribuovaných hodín IEEE 1588), môžu integrované prepínané systémy pracovať súčasne s komerčnými aj priemyselnými aplikáciami.
2
Determinizmus pre aplikácie riadenia pohybu
Ovládanie pohybu sa spolieha na presnú komunikáciu. Táto presnosť je podporovaná časovým-časovým{2}}časovým plánovaním, v ktorom má každé zariadenie plán v rámci politiky plánovania na komunikáciu s inými zariadeniami. Tieto servopohony a regulátory vypočítavajú svoje príslušné časovanie, z ktorého možno odvodiť hodnotu ∆T regulačnej funkcie. Ak sa však prenos údajov stane nepredvídateľným, výsledky sa môžu stratiť; preto je potrebný determinizmus na zabezpečenie stability slučky.
Ethernet je schopný podporovať náročné aplikácie riadenia pohybu v továrni.
V niektorých prípadoch je implementácia IEEE 1588 v EtherNet/IP prostredníctvom akceleračných obvodov priamo integrovaných do čipov Intel® len jedným zo spoločných mechanizmov, ktorými ethernetové riešenia presadzujú determinizmus. Vysokorýchlostné spracovanie EtherCAT-v reálnom čase-je ďalším príkladom toho, ako sa dosahuje konzistentný a predvídateľný výkon v aplikáciách riadenia pohybu. EtherCAT prekonáva prísne fyzikálne obmedzenia centralizovanej komunikácie založenej na PCI-, ktorá vyžaduje rýchlu komunikáciu medzi procesorovou jednotkou stroja a servoprocesorom pri zachovaní krátkej vzdialenosti.
Jason Goerges vysvetlil v článku uverejnenom v *Machine Design* v roku 2010:
Distribuovaná procesorová architektúra založená na EtherCAT{0}} ponúka veľkú šírku pásma, synchronizáciu a fyzickú flexibilitu, čím konkuruje schopnostiam centralizovaného riadenia a zároveň ponúka výhody distribuovanej siete.
Niektoré procesory využívajúce tento prístup môžu v skutočnosti riadiť až 64 vysoko koordinovaných osí-vrátane polohových, rýchlostných a prúdových slučiek, ako aj komutácie-pri vzorkovacej a aktualizačnej frekvencii 20 kHz.
3
Dlhodobá-životaschopnosť IIoT
Od svojho vzniku ako technológie lokálnej siete (LAN) prešiel Ethernet radom vývoja. Vzhľadom na to, že tradičné komponenty fieldbus sa v súčasnosti vyrábajú v malom rozsahu a že PCI hrozí, že sa stane zastaranou priemyselnou štandardnou architektúrou, Ethernet sa vyvinul do bodu, kedy je teraz plne schopný obsluhovať priemyselný internet vecí (IIoT) založený na IP-.
Pripravované vylepšenia-ako napríklad časovo{1}}citlivé siete, ktoré zdokonalia IEEE 1588 a podporia možnosť konvergencie siete-tiež robia z Ethernetu ideálnu voľbu pre súčasné a budúce aplikácie riadenia pohybu. To však neznamená, že priemyselné zbernice a PCI zmiznú; skôr, ako sa automatizačný priemysel posúva smerom k IIoT, výhody Ethernetu budú naďalej rásť.