Ethernet menjadi teknologi rangkaian yang semakin penting dalam aplikasi perindustrian.
Dalam bidang kawalan gerakan, Ethernet, bas medan dan teknologi lain-seperti Saling Sambung Komponen Periferal (PCI)-secara sejarah telah bersaing untuk mengendalikan beberapa beban kerja yang paling mencabar dalam sistem automasi dan kawalan industri. Aplikasi kawalan gerakan memerlukan kepastian-jaminan bahawa rangkaian akan menghantar beban kerja ke nod yang ditetapkan tepat pada masanya-yang penting untuk memastikan pegangan kedudukan, yang seterusnya memastikan pemandu berhenti tepat, pecutan/penyahpecutan yang betul dan tugas lain.
Standard IEEE 802.3 Ethernet tidak pernah memenuhi keperluan ini. Walaupun-penukaran dupleks penuh dan domain perlanggaran terpencil telah menggantikan lapisan pautan data CSMA/CD yang sudah lapuk, protokol itu masih kurang kebolehramalan. Tambahan pula, kerumitan tinggi TCP/IP dalam tindanan biasa tidak dioptimumkan untuk penghantaran trafik masa sebenar-yang boleh dipercayai. Oleh itu, bas medan dan seni bina kawalan berasaskan PC-dengan kad PCI-ASIC berasaskan ASIC telah lama menjadi penyelesaian biasa untuk kawalan gerakan.
Penyelesaian Ethernet, daripada EtherNet/IP® hingga EtherCAT®, mengatasi kelemahan ini dengan cara unik mereka sendiri. Walaupun Ethernet Industri menawarkan beberapa kelebihan lain berbanding teknologi alternatif, ia masih jauh daripada menguasai pasaran kawalan pergerakan. Mari kita periksa tiga sebab mengapa ia boleh-dan akan-mendapat penerimaan yang semakin meningkat pada tahun-tahun akan datang.
1
Penumpuan Daripada Peningkatan Kerumitan
Dari masa ke masa, perhubungan yang semakin meningkat antara IT perusahaan dan tingkat kilang telah membawa kepada sistem yang lebih kompleks, selalunya melibatkan gabungan teknologi Ethernet standard, Ethernet industri dan bas medan. Sebagai contoh, mesin mungkin menggunakan:
Rangkaian sedemikian adalah kompleks, dan ia mahal untuk disediakan dan diselenggara. Setiap protokol memerlukan prosedur pelaksanaannya sendiri, kakitangan pemasangan dan latihan. Sebaliknya, Ethernet menawarkan kemungkinan menumpu rangkaian yang berbeza-seperti rangkaian untuk kawalan pergerakan dan keselamatan-ke dalam infrastruktur-kos efektif yang lebih mudah disambungkan, disokong secara meluas oleh vendor dan boleh disesuaikan dengan keperluan masa hadapan.
Ethernet menawarkan kemungkinan menumpu rangkaian yang berbeza.
Protokol EtherNet/IP menunjukkan bagaimana penumpuan boleh dimanfaatkan sepenuhnya dalam amalan. Dengan menggunakan teknologi Ethernet standard seperti TCP/IP dan UDP/IP, ditambah dengan ciri seperti CIP Sync (untuk mencapai penyegerakan protokol masa yang tepat melalui jam teragih IEEE 1588), sistem suis bersepadu boleh menampung kedua-dua aplikasi komersial dan industri secara serentak.
2
Determinisme untuk Aplikasi Kawalan Pergerakan
Kawalan pergerakan bergantung pada komunikasi yang tepat. Ketepatan ini disokong oleh penjadualan berasaskan-slot-masa, di mana setiap peranti mempunyai jadual dalam dasar penjadualan untuk berkomunikasi dengan peranti lain. Pemacu dan pengawal servo ini mengira pemasaan masing-masing, dari mana nilai ∆T fungsi kawalan boleh diperolehi. Walau bagaimanapun, jika penghantaran data menjadi tidak dapat diramalkan, keputusan mungkin hilang; oleh itu, determinisme diperlukan untuk memastikan kestabilan gelung.
Ethernet mampu menyokong aplikasi kawalan gerakan yang menuntut di kilang.
Dalam sesetengah kes, melaksanakan IEEE 1588 dalam EtherNet/IP melalui litar pemecut disepadukan terus ke dalam cip Intel® hanyalah satu mekanisme biasa yang mana penyelesaian Ethernet menguatkuasakan penentuan. Pemprosesan masa-sebenar{3}} tinggi EtherCAT ialah satu lagi contoh bagaimana prestasi yang konsisten dan boleh diramal dicapai dalam aplikasi kawalan gerakan. EtherCAT mengatasi had fizikal yang ketat bagi komunikasi berpusat-berasaskan PCI, yang memerlukan komunikasi pantas antara unit pemprosesan mesin dan pemproses servo sambil mengekalkan jarak yang singkat.
Jason Goerges menjelaskan dalam artikel yang diterbitkan dalam *Reka Bentuk Mesin* pada tahun 2010:
Seni bina pemproses teragih berasaskan EtherCAT-menawarkan lebar jalur yang tinggi, penyegerakan dan fleksibiliti fizikal, menyaingi keupayaan kawalan terpusat sambil menawarkan kelebihan rangkaian teragih.
Malah, sesetengah pemproses yang menggunakan pendekatan ini boleh mengawal sehingga 64 paksi yang sangat diselaraskan-termasuk kedudukan, kelajuan dan gelung semasa serta penukaran-pada kadar pensampelan dan kemas kini 20 kHz.
3
Daya Daya Jangka Panjang-untuk IIoT
Sejak penubuhannya sebagai teknologi rangkaian kawasan tempatan (LAN), Ethernet telah melalui beberapa siri perkembangan. Memandangkan komponen bas medan tradisional pada masa ini dihasilkan dalam skala kecil dan PCI berisiko menjadi seni bina standard perindustrian yang usang, Ethernet telah berkembang ke tahap di mana ia kini berupaya sepenuhnya untuk menyediakan Internet{1}}Perindustrian Perkara (IIoT) berasaskan IP.
Penambahbaikan akan datang-seperti rangkaian sensitif masa-, yang akan memperhalusi IEEE 1588 dan menyokong kemungkinan penumpuan rangkaian-juga menjadikan Ethernet pilihan yang ideal untuk aplikasi kawalan gerakan semasa dan masa hadapan. Ini bukan untuk mengatakan bahawa bas lapangan dan PCI akan hilang; sebaliknya, apabila industri automasi bergerak ke arah IIoT, kelebihan Ethernet akan terus berkembang.