Hayden Ali, tarmoq muhandisi
Industrial Ethernet lug'ati
Sanoat chekilgan aloqa protokollari
Ethernet hamma joyda keng tarqalgan va tejamkor bo'lib bormoqda, umumiy jismoniy aloqalar va ortib borayotgan tezlik. Shunday qilib, ko'plab sanoat aloqa protokollari Ethernet-ga asoslangan echimlarga o'tmoqda. TCP/IP bilan Ethernet aloqalari odatda deterministik emas va reaksiya vaqti odatda 100 ms atrofida. Industrial Ethernet protokollari juda past kechikish va deterministik javoblarga erishish uchun o'zgartirilgan Media Access Control (MAC) qatlamidan foydalanadi. Ethernet shuningdek, moslashuvchan tarmoq topologiyasini va tizimdagi moslashuvchan sonli tugunlarni ham ta'minlaydi. Keling, ba'zi mashhur Industrial Ethernet protokollarini batafsil ko'rib chiqaylik.
EtherCAT, jarayon ma'lumotlari uchun optimallashtirilgan protokol standart IEEE 802.3 Ethernet ramkalaridan foydalanadi. Har bir tobe tugun o'z datagrammasini qayta ishlaydi va har bir freymdan o'tayotganda yangi ma'lumotlarni freymga kiritadi. Jarayon apparatda ko'rib chiqiladi, shuning uchun har bir tugun eng tez javob berish vaqtini ta'minlab, ishlov berishning minimal kechikishini kiritadi. EtherCAT MAC qatlami protokoli bo'lib, TCP/IP, UDP, veb-server va boshqalar kabi har qanday yuqori darajadagi chekilgan protokollari uchun shaffofdir. EtherCAT tizimdagi 65,535 XNUMX tagacha tugunni ulashi mumkin va EtherCAT master standart Ethernet kontrolleri bo'lishi mumkin, Shunday qilib, tarmoq konfiguratsiyasini soddalashtiradi. Har bir agent tugunining past kechikishi tufayli EtherCAT moslashuvchan, arzon va tarmoqqa mos sanoat Ethernet yechimlarini taqdim etadi.
Ethernet/IP TCP/IP ustki qismidagi amaliy qatlam protokoli. TCP/IP orqali umumiy sanoat protokoli (CIP) dan foydalanganda EtherNet/IP standart chekilgan jismoniy, ma'lumotlar havolasi, tarmoq va transport qatlamlaridan foydalanadi. CIP sanoat avtomatizatsiyasini boshqarish tizimlari uchun standart xabarlar va xizmatlar to'plamini taqdim etadi va u bir nechta jismoniy ommaviy axborot vositalarida ishlatilishi mumkin. Masalan, CAN shinasi orqali CIP DeviceNet, ajratilgan tarmoq orqali CIP ControlNet va Ethernet orqali CIP EtherNet/IP deb ataladi. EtherNet/IP TCP ulanishi orqali CIP ulanishlari orqali bir dastur tugunidan ikkinchisiga aloqa o'rnatadi va bir TCP ulanishi orqali bir nechta CIP ulanishlari o'rnatilishi mumkin.
PROFINET Siemens va GE kabi yirik sanoat uskunalari ishlab chiqaruvchilari tomonidan keng qo'llaniladigan sanoat Ethernet. U uch xil sinfga ega. PROFINET Class A proksi-server orqali PROFIBUS tarmog'iga kirishni ta'minlaydi, Ethernet va PROFIBUSni TCP/IP orqali chaqiruvchi masofaviy protsedura bilan bog'laydi. Uning aylanish vaqti 100 ms atrofida va shunday
ko'pincha parametr ma'lumotlari va tsiklik kiritish-chiqarish uchun ishlatiladi. Oddiy dastur infratuzilma va binolarni avtomatlashtirishni o'z ichiga oladi. PROFINET Real-Time (PROFINET RT) deb ham ataladigan PROFINET B sinfi dasturiy ta'minotga asoslangan real vaqt rejimini joriy qiladi va aylanish vaqtini taxminan 10 ms ga qisqartirdi. B klassi odatda zavodni avtomatlashtirish va jarayonlarni avtomatlashtirishda qo'llaniladi. PROFINET Class C (PROFINET IRT) isoxron va real vaqt rejimida ishlaydi, harakatni boshqarish operatsiyalari uchun real vaqt rejimida sanoat chekilgan tarmog'ida etarli ishlashni ta'minlash uchun aylanish vaqtini 1 ms dan kamroq qisqartirish uchun maxsus uskunani talab qiladi. PROFINET RT PLC tipidagi ilovalarda qo'llanilishi mumkin, PROFINET IRT esa harakat ilovalari uchun juda mos keladi. Branch va Star PROFINET uchun ishlatiladigan umumiy topologiyalardir. PROFINET tarmoqlari tizimning kerakli ishlashiga erishish uchun topologiyani puxta rejalashtirish talab etiladi.
POWERLINK dastlab B&R tomonidan ishlab chiqilgan. Ethernet POWERLINK IEEE 802.3 ning yuqori qismida amalga oshiriladi va shuning uchun tarmoq topologiyasi, o'zaro ulanish va hotplugni bepul tanlash imkonini beradi. U real vaqtda ma'lumotlar almashinuvi uchun so'rov va vaqtni kesish mexanizmidan foydalanadi. POWERLINK master yoki “Boshqariladigan tugun” 10 nanosekundlar oralig'ida paketli jitter orqali vaqt sinxronizatsiyasini boshqaradi. Bunday tizim PLC-PLC aloqa va vizualizatsiyadan tortib, harakat va kiritish-chiqarish nazoratigacha bo'lgan barcha turdagi avtomatlashtirish tizimlari uchun javob beradi. Ochiq manbali stekli dasturiy ta'minot mavjudligi sababli POWERLINK-ni amalga oshirishdagi to'siqlar ancha past. Bundan tashqari, CANopen oldingi Fieldbus protokollaridan tizimni oson yangilash imkonini beruvchi standartning bir qismidir.
Serkos III real vaqt rejimida seriyali aloqa tizimining (Sercos) uchinchi avlodidir. U real vaqt rejimida Ethernet va standart TCP/IP aloqasini yetkazib berish uchun paketlarni tezda qayta ishlashni birlashtirib, past kechikishli sanoat Ethernetni taqdim etadi. EtherCAT singari, Sercos III slave ham past kechikishga erishish uchun tezlikda Ethernet ramkasiga ma'lumotlarni ajratib olish va kiritish orqali paketni qayta ishlaydi. Sercos III kirish va chiqish ma'lumotlarini ikkita freymga ajratadi. 31.25 mikrosekunddan iborat aylanish vaqtlari bilan u EtherCAT va PROFINET IRT kabi tezdir. Sercos III halqa yoki chiziq topologiyasini qo'llab-quvvatlaydi. Ring topologiyasidan foydalanishning asosiy afzalliklaridan biri bu aloqa ortiqcha. Bitta qulning ishdan chiqishi tufayli uzuk uzilib qolsa ham, qolgan barcha qullar kirish/chiqish maʼlumotlari bilan Sercos III kadrlarini oladi. Sercos III bitta tarmoqda 511 ta qul tuguniga ega bo'lishi mumkin va u eng ko'p servo haydovchi boshqaruvlarida qo'llaniladi.
Vaqtga sezgir tarmoq (TSN) Ethernet-ga asoslangan tarmoqlarni yanada deterministik qilish uchun ishlab chiqilgan Elektr va elektronika muhandislari instituti (IEEE) tomonidan belgilangan chekilgan kengaytmasi. TSN - bu mahalliy tarmoq (LAN) - TSN bo'lmagan Ethernet bilan ishlashi mumkin bo'lgan darajadagi yechim, ammo vaqt faqat TSN LAN ichida kafolatlanadi. Siz TSN standartlarini qanday foydalanish holatlariga qarab guruhlashingiz mumkin: vaqtning umumiy ko'rinishi, kafolatlangan maksimal kechikish yoki fon yoki boshqa trafik bilan birga yashash. Har qanday mashhur standart singari, TSN asboblar to'plami ham rivojlanmoqda.