ഇൻഡസ്ട്രിയൽ ഇഥർനെറ്റ് ഗ്ലോസറി

വ്യാവസായിക ഇഥർനെറ്റ് ആശയവിനിമയ പ്രോട്ടോക്കോളുകൾ

പൊതുവായ ഫിസിക്കൽ ലിങ്കുകളും വർദ്ധിച്ച വേഗതയും ഉപയോഗിച്ച് ഇഥർനെറ്റ് സർവ്വവ്യാപിയും ചെലവ് കുറഞ്ഞതുമായി മാറുകയാണ്. അതുപോലെ, പല വ്യാവസായിക ആശയവിനിമയ പ്രോട്ടോക്കോളുകളും ഇഥർനെറ്റ് അധിഷ്‌ഠിത പരിഹാരങ്ങളിലേക്ക് നീങ്ങുന്നു. ടിസിപി/ഐപിയുമായുള്ള ഇഥർനെറ്റ് ആശയവിനിമയങ്ങൾ സാധാരണയായി നിർണ്ണായകമല്ല, പ്രതികരണ സമയം പലപ്പോഴും 100 എംഎസ് ആയിരിക്കും. വ്യാവസായിക ഇഥർനെറ്റ് പ്രോട്ടോക്കോളുകൾ വളരെ കുറഞ്ഞ ലേറ്റൻസിയും നിർണ്ണായക പ്രതികരണങ്ങളും നേടുന്നതിന് പരിഷ്കരിച്ച മീഡിയ ആക്സസ് കൺട്രോൾ (MAC) ലെയർ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഇഥർനെറ്റ് ഒരു ഫ്ലെക്സിബിൾ നെറ്റ്‌വർക്ക് ടോപ്പോളജിയും സിസ്റ്റത്തിൽ ഒരു ഫ്ലെക്സിബിൾ നോഡുകളും പ്രാപ്തമാക്കുന്നു. ചില ജനപ്രിയ ഇൻഡസ്ട്രിയൽ ഇഥർനെറ്റ് പ്രോട്ടോക്കോളുകൾ വിശദമായി നോക്കാം.

EtherCAT, പ്രോസസ്സ് ഡാറ്റയ്ക്കായി ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്ത ഒരു പ്രോട്ടോക്കോൾ, സാധാരണ IEEE 802.3 ഇഥർനെറ്റ് ഫ്രെയിമുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഓരോ സ്ലേവ് നോഡും അതിന്റെ ഡാറ്റാഗ്രാം പ്രോസസ്സ് ചെയ്യുകയും ഓരോ ഫ്രെയിമിലൂടെ കടന്നുപോകുമ്പോൾ ഫ്രെയിമിലേക്ക് പുതിയ ഡാറ്റ ചേർക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. പ്രോസസ്സ് ഹാർഡ്‌വെയറിലാണ് കൈകാര്യം ചെയ്യുന്നത്, അതിനാൽ ഓരോ നോഡും മിനിമം പ്രോസസ്സിംഗ് ലേറ്റൻസി അവതരിപ്പിക്കുന്നു, സാധ്യമായ ഏറ്റവും വേഗതയേറിയ പ്രതികരണ സമയം പ്രവർത്തനക്ഷമമാക്കുന്നു. EtherCAT എന്നത് MAC ലെയർ പ്രോട്ടോക്കോൾ ആണ്, കൂടാതെ TCP/IP, UDP, വെബ് സെർവർ മുതലായ ഏത് ഉയർന്ന തലത്തിലുള്ള ഇഥർനെറ്റ് പ്രോട്ടോക്കോളുകളിലേക്കും ഇത് സുതാര്യമാണ്. EtherCAT-ന് ഒരു സിസ്റ്റത്തിൽ 65,535 നോഡുകൾ വരെ കണക്റ്റുചെയ്യാനാകും, കൂടാതെ EtherCAT മാസ്റ്ററിന് ഒരു സാധാരണ ഇഥർനെറ്റ് കൺട്രോളർ ആകാം, അങ്ങനെ നെറ്റ്‌വർക്ക് കോൺഫിഗറേഷൻ ലളിതമാക്കുന്നു. ഓരോ ഏജന്റ് നോഡിന്റെയും കുറഞ്ഞ കാലതാമസം കാരണം, EtherCAT വഴക്കമുള്ളതും ചെലവ് കുറഞ്ഞതും നെറ്റ്‌വർക്ക്-അനുയോജ്യവുമായ വ്യാവസായിക ഇഥർനെറ്റ് പരിഹാരങ്ങൾ നൽകുന്നു.

ഇഥർനെറ്റ്/IP TCP/IP-യുടെ മുകളിലുള്ള ഒരു ആപ്ലിക്കേഷൻ-ലെയർ പ്രോട്ടോക്കോൾ ആണ്. ഇഥർനെറ്റ്/ഐപി സാധാരണ ഇഥർനെറ്റ് ഫിസിക്കൽ, ഡാറ്റ ലിങ്ക്, നെറ്റ്‌വർക്ക്, ട്രാൻസ്പോർട്ട് ലെയറുകൾ എന്നിവ ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ TCP/IP വഴി കോമൺ ഇൻഡസ്ട്രിയൽ പ്രോട്ടോക്കോൾ (CIP) ഉപയോഗിക്കുന്നു. വ്യാവസായിക ഓട്ടോമേഷൻ നിയന്ത്രണ സംവിധാനങ്ങൾക്കായി CIP ഒരു സ്റ്റാൻഡേർഡ് സന്ദേശങ്ങളും സേവനങ്ങളും നൽകുന്നു, കൂടാതെ ഇത് ഒന്നിലധികം ഫിസിക്കൽ മീഡിയകളിൽ ഉപയോഗിക്കാനും കഴിയും. ഉദാഹരണത്തിന്, CAN ബസിലൂടെയുള്ള CIP-നെ DeviceNet എന്നും സമർപ്പിത നെറ്റ്‌വർക്കിലൂടെയുള്ള CIP-നെ ControlNet എന്നും ഇഥർനെറ്റിലൂടെയുള്ള CIP-യെ EtherNet/IP എന്നും വിളിക്കുന്നു. EtherNet/IP ഒരു TCP കണക്ഷനിലൂടെ CIP കണക്ഷനുകൾ വഴി ഒരു ആപ്ലിക്കേഷൻ നോഡിൽ നിന്ന് മറ്റൊന്നിലേക്ക് ആശയവിനിമയം സ്ഥാപിക്കുന്നു, കൂടാതെ ഒരു TCP കണക്ഷനിലൂടെ ഒന്നിലധികം CIP കണക്ഷനുകൾ സ്ഥാപിക്കാൻ കഴിയും.

പ്രോഫിനെറ്റ് സീമെൻസ്, ജിഇ തുടങ്ങിയ പ്രമുഖ വ്യാവസായിക ഉപകരണ നിർമ്മാതാക്കൾ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്ന വ്യാവസായിക ഇഥർനെറ്റാണ്. ഇതിന് മൂന്ന് വ്യത്യസ്ത ക്ലാസുകളുണ്ട്. TCP/IP-യിൽ ഒരു വിദൂര നടപടിക്രമം ഉപയോഗിച്ച് ഇഥർനെറ്റ്, PROFIBUS എന്നിവയെ ബ്രിഡ്ജ് ചെയ്യുന്ന ഒരു പ്രോക്സി വഴി ഒരു PROFIBUS നെറ്റ്‌വർക്കിലേക്ക് PROFINET ക്ലാസ് A ആക്‌സസ് നൽകുന്നു. അതിന്റെ സൈക്കിൾ സമയം ഏകദേശം 100 ms ആണ്, അത്

പാരാമീറ്റർ ഡാറ്റയ്ക്കും സൈക്ലിക് I/O യ്ക്കും കൂടുതലായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. സാധാരണ ആപ്ലിക്കേഷനിൽ ഇൻഫ്രാസ്ട്രക്ചറും ബിൽഡിംഗ് ഓട്ടോമേഷനും ഉൾപ്പെടുന്നു. PROFINET ക്ലാസ് B, PROFINET റിയൽ-ടൈം (PROFINET RT) എന്നും അറിയപ്പെടുന്നു, ഒരു സോഫ്‌റ്റ്‌വെയർ അധിഷ്‌ഠിത തത്സമയ സമീപനം അവതരിപ്പിക്കുകയും സൈക്കിൾ സമയം ഏകദേശം 10 ms ആയി കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഫാക്‌ടറി ഓട്ടോമേഷനിലും പ്രോസസ്സ് ഓട്ടോമേഷനിലും ക്ലാസ് ബി സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. പ്രൊഫിനെറ്റ് ക്ലാസ് സി (പ്രൊഫിനെറ്റ് ഐആർടി), ഐസോക്രോണസ്, തത്സമയമാണ്, ചലന നിയന്ത്രണ പ്രവർത്തനങ്ങൾക്കായി തത്സമയ വ്യാവസായിക ഇഥർനെറ്റിൽ മതിയായ പ്രകടനം നൽകുന്നതിന് സൈക്കിൾ സമയം 1 എംഎസിൽ താഴെയായി കുറയ്ക്കുന്നതിന് പ്രത്യേക ഹാർഡ്‌വെയർ ആവശ്യമാണ്. PLC-ടൈപ്പ് ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ PROFINET RT ഉപയോഗിക്കാം, അതേസമയം PROFINET IRT ചലന ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് അനുയോജ്യമാണ്. PROFINET-ന് ഉപയോഗിക്കുന്ന സാധാരണ ടോപ്പോളജികളാണ് ശാഖയും നക്ഷത്രവും. സിസ്റ്റത്തിന്റെ ആവശ്യമായ പ്രകടനം കൈവരിക്കുന്നതിന് PROFINET നെറ്റ്‌വർക്കുകൾക്ക് ശ്രദ്ധാപൂർവമായ ടോപ്പോളജി ആസൂത്രണം ആവശ്യമാണ്.

പവർലിങ്ക് B&R ആണ് ആദ്യം വികസിപ്പിച്ചത്. ഇഥർനെറ്റ് പവർലിങ്ക് IEEE 802.3-ന് മുകളിൽ നടപ്പിലാക്കുന്നു, അതിനാൽ നെറ്റ്‌വർക്ക് ടോപ്പോളജി, ക്രോസ്-കണക്‌റ്റ്, ഹോട്ട്‌പ്ലഗ് എന്നിവയുടെ സൗജന്യ തിരഞ്ഞെടുപ്പ് അനുവദിക്കുന്നു. ഇത് തത്സമയ ഡാറ്റാ കൈമാറ്റത്തിനായി ഒരു പോളിംഗ്, ടൈം സ്ലൈസിംഗ് സംവിധാനം ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഒരു പവർലിങ്ക് മാസ്റ്റർ അല്ലെങ്കിൽ "മാനേജ്ഡ് നോഡ്" 10 സെക്കൻഡ് നാനോസെക്കൻഡ് പരിധിയിലുള്ള പാക്കറ്റ് ജിറ്ററിലൂടെ സമയ സമന്വയത്തെ നിയന്ത്രിക്കുന്നു. PLC-to-PLC ആശയവിനിമയവും ദൃശ്യവൽക്കരണവും മുതൽ ചലനവും I/O നിയന്ത്രണവും വരെയുള്ള എല്ലാത്തരം ഓട്ടോമേഷൻ സിസ്റ്റങ്ങൾക്കും അത്തരമൊരു സംവിധാനം അനുയോജ്യമാണ്. ഓപ്പൺ സോഴ്‌സ് സ്റ്റാക്ക് സോഫ്റ്റ്‌വെയറിന്റെ ലഭ്യത കാരണം POWERLINK നടപ്പിലാക്കുന്നതിനുള്ള തടസ്സങ്ങൾ വളരെ കുറവാണ്. കൂടാതെ, CANOpen മുൻകാല ഫീൽഡ്ബസ് പ്രോട്ടോക്കോളുകളിൽ നിന്ന് എളുപ്പത്തിൽ സിസ്റ്റം നവീകരിക്കാൻ അനുവദിക്കുന്ന സ്റ്റാൻഡേർഡിന്റെ ഭാഗമാണ്.

സെർകോസ് III സീരിയൽ റിയൽ-ടൈം കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ സിസ്റ്റത്തിന്റെ (സെർകോസ്) മൂന്നാം തലമുറയാണ്. തത്സമയ ഇഥർനെറ്റ് വിതരണം ചെയ്യുന്നതിനുള്ള ഓൺ-ദി-ഫ്ലൈ പാക്കറ്റ് പ്രോസസ്സിംഗും കുറഞ്ഞ ലേറ്റൻസി വ്യാവസായിക ഇഥർനെറ്റ് നൽകുന്നതിന് സ്റ്റാൻഡേർഡ് TCP/IP ആശയവിനിമയവും ഇത് സംയോജിപ്പിക്കുന്നു. EtherCAT പോലെ, ഒരു സെർകോസ് III സ്ലേവ് കുറഞ്ഞ ലേറ്റൻസി നേടുന്നതിനായി ഈതർനെറ്റ് ഫ്രെയിമിലേക്ക് ഡാറ്റ എക്‌സ്‌ട്രാക്റ്റുചെയ്‌ത് ചേർക്കുകയും ചേർക്കുകയും ചെയ്തുകൊണ്ട് പാക്കറ്റ് പ്രോസസ്സ് ചെയ്യുന്നു. സെർകോസ് III ഇൻപുട്ട്, ഔട്ട്പുട്ട് ഡാറ്റയെ രണ്ട് ഫ്രെയിമുകളായി വേർതിരിക്കുന്നു. 31.25 മൈക്രോസെക്കൻഡ് മുതൽ സൈക്കിൾ സമയം കൊണ്ട്, ഇത് EtherCAT, PROFINET IRT എന്നിവ പോലെ വേഗതയുള്ളതാണ്. സെർകോസ് III റിംഗ് അല്ലെങ്കിൽ ലൈൻ ടോപ്പോളജിയെ പിന്തുണയ്ക്കുന്നു. റിംഗ് ടോപ്പോളജി ഉപയോഗിക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു പ്രധാന നേട്ടം ആശയവിനിമയ ആവർത്തനമാണ്. ഒരു അടിമയുടെ പരാജയം കാരണം റിംഗ് തകർന്നാലും, ശേഷിക്കുന്ന എല്ലാ അടിമകൾക്കും ഇൻപുട്ട്/ഔട്ട്പുട്ട് ഡാറ്റയുള്ള സെർകോസ് III ഫ്രെയിമുകൾ ലഭിക്കും. സെർകോസ് III-ന് ഒരു നെറ്റ്‌വർക്കിൽ 511 സ്ലേവ് നോഡുകൾ ഉണ്ടായിരിക്കാം, ഇത് സെർവോ ഡ്രൈവ് നിയന്ത്രണങ്ങളിൽ കൂടുതലായി ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ടൈം സെൻസിറ്റീവ് നെറ്റ്‌വർക്കിംഗ് (TSN) ഇഥർനെറ്റ് അധിഷ്‌ഠിത നെറ്റ്‌വർക്കുകളെ കൂടുതൽ നിർണ്ണായകമാക്കാൻ രൂപകൽപ്പന ചെയ്‌തിരിക്കുന്ന ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് ഇലക്‌ട്രിക്കൽ ആൻഡ് ഇലക്‌ട്രോണിക്‌സ് എഞ്ചിനീയേഴ്‌സ് (IEEE) നിർവചിച്ചിട്ടുള്ള ഒരു ഇഥർനെറ്റ് വിപുലീകരണമാണ്. TSN ഒരു ലോക്കൽ ഏരിയ നെറ്റ്‌വർക്കാണ് (LAN) - TSN ഇതര ഇഥർനെറ്റിൽ പ്രവർത്തിക്കാൻ കഴിയുന്ന ഒരു ലെവൽ സൊല്യൂഷൻ, എന്നാൽ TSN LAN-നുള്ളിൽ മാത്രമേ സമയബന്ധിതത്വം ഉറപ്പുനൽകൂ. ഏത് ഉപയോഗ സാഹചര്യം പരിഹരിക്കുന്നു എന്നതിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കി നിങ്ങൾക്ക് TSN മാനദണ്ഡങ്ങൾ ഗ്രൂപ്പുചെയ്യാനാകും: സമയത്തിന്റെ പൊതുവായ കാഴ്ച, പരമാവധി ലേറ്റൻസി ഉറപ്പ്, അല്ലെങ്കിൽ പശ്ചാത്തലത്തിലോ മറ്റ് ട്രാഫിക്കിലോ ഉള്ള സഹവർത്തിത്വം. ഏതൊരു ജനപ്രിയ സ്റ്റാൻഡേർഡും പോലെ, മാനദണ്ഡങ്ങളുടെ TSN ടൂൾബോക്സ് വികസിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നു.