Τις τελευταίες δεκαετίες, η τεχνολογία Ethernet ήταν ένας παίκτης αλλαγής παιχνιδιών για βιομηχανίες σε διάφορους τομείς, από τις πρώτες ημέρες των τοπικών δικτύων, σε αργότερα ευρυζωνικά δίκτυα, μέχρι το σημερινό Διαδίκτυο. Και τώρα, βασικά συστατικά της τεχνολογίας Ethernet χρησιμοποιούνται σε βιομηχανικούς ελέγχους, οδηγώντας την εξέλιξη και την εξέλιξη ολόκληρου του οικοσυστήματος παραγωγής.
Στην πραγματικότητα, η παραδοσιακή τεχνολογία Ethernet και το πρωτόκολλο TCP/IP έχουν χρησιμοποιηθεί για πολλά χρόνια στον τομέα της μεταποίησης για τα συστήματα πληροφόρησης δικτύων και των δικτύων για επιχειρήσεις και καταστήματα για παραγωγικές εργασίες, αλλά σπάνια για την αλληλεπίδραση και την επικοινωνία δεδομένων ελέγχου και πληροφοριών εντός πραγματικών μηχανών και γραμμών παραγωγής.
Ο ίδιος ο ελεγκτής του μηχανήματος (π.χ. PLC, IPC ...) και η σύνδεσή του με τον ενεργοποιητή (π.χ. Drive, κινητήρα ...). κ.λπ.) και την αλληλεπίδρασή του με τους ενεργοποιητές (π.χ. μονάδες δίσκου, κινητήρες ...) την επικοινωνία μεταξύ του ίδιου του ελεγκτή του μηχανήματος (π.χ. PLC, IPC κ.λπ.) και των ενεργοποιητών της (π.χ. κινητήρια, κινητήρες ...) και οι αισθητήρες απαιτούν πάντα το Χρήση ενός ντετερμινιστικού διαύλου ελέγχου πεδίου. Χρησιμοποιώντας το παραδοσιακό πρωτόκολλο TCP/IP, οι καθοριστικές απαιτήσεις σε πραγματικό χρόνο για επικοινωνία από τον έλεγχο του μηχανήματος στους αισθητήρες και τους ενεργοποιητές δεν μπορούν να πραγματοποιηθούν και να εκπληρωθούν, οπότε δεν είναι κατάλληλο για χρήση ως λεωφορείο ελέγχου για βιομηχανικό εξοπλισμό.
Ωστόσο, στη βιομηχανία παραγωγής εξοπλισμού, οι κατασκευαστές μηχανών (π.χ. όσοι κατασκευάζουν μηχανές CNC, συσκευές ημιαγωγών ...) βλέπουν την επαναχρησιμοποίηση του TCP/IP ως δίαυλο στρώματος ελέγχου. Ωστόσο, οι κατασκευαστές μηχανών στη βιομηχανία παραγωγής εξοπλισμού (π.χ. όσοι κάνουν μηχανές CNC, εξοπλισμό ημιαγωγών, ...) δείτε την τιμή στην επαναχρησιμοποίηση των εξαρτημάτων υλικού σε μια ρύθμιση δικτύου με βάση το TCP/IP. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η εκρηκτική ανάπτυξη του Διαδικτύου δημιούργησε ένα γενικά κοινό τεχνικό πρότυπο για τα συστατικά επικοινωνίας Ethernet (π.χ. κάρτες, καλώδια, συνδετήρες ...). Επειδή η εκρηκτική ανάπτυξη του Διαδικτύου δημιούργησε ένα ευρέως κοινό τεχνικό πρότυπο για τα συστατικά επικοινωνίας Ethernet (π.χ. κάρτες επικοινωνίας, καλώδια, συνδετήρες, ...), το κόστος αυτών των καρτών διεπαφής δικτύου (NICS) και των καλωδίων TCP έχει μειωθεί δραματικά σε Ένα κλάσμα ή ακόμα και μερικά δέκατα του κόστους των παραδοσιακών βιομηχανικών καλωδίων πεδίου και των καρτών απόκτησης δεδομένων (κάρτες DAQ). Ως αποτέλεσμα, η επαναχρησιμοποίηση αυτού του τύπου υλικού Ethernet θα βοηθήσει τους οργανισμούς να επιτύχουν σημαντικές οικονομικές αποταμιεύσεις σε σύγκριση με τις παραδοσιακές, αποκλειστικές διαμορφώσεις fieldbus στη βιομηχανία.
Ο οικονομικός αντίκτυπος της χρήσης του Ethernet ως fieldbus είναι αδιαμφισβήτητη, καθώς τα συστατικά του Ethernet μπορούν να βοηθήσουν στην επίτευξη σημαντικών μειώσεων του κόστους του συστήματος, ενώ ταυτόχρονα είναι πολύ ευπροσάρμοστα.
Για παράδειγμα, με ιδιόκτητο fieldbus, ένας κατασκευαστής ρομπότ θα πρέπει να αγοράσει ολόκληρα τα στοιχεία του συστήματος O & C από έναν ενιαίο προμηθευτή: εξειδικευμένες κάρτες εισόδου/εξόδου, σερβοκίνους, κινητήρες, ακριβά καλώδια, συνδετήρες ... και ούτω καθεξής. και τα λοιπά.
Με πρότυπα πρωτόκολλα επικοινωνίας που βασίζονται σε Ethernet, οι κάρτες εισόδου/εξόδου μπορούν να αντικατασταθούν από γενικές διεπαφές Ethernet, τα αποκλειστικά καλώδια λεωφορείων μπορούν να αντικατασταθούν από γενικά καλώδια CAT5 (Κατηγορία 5 Twisted Pair) και το κόστος των σερβο σύστημα κίνησης μπορεί να μειωθεί σημαντικά εάν το Το πρότυπο δικτύου υποστηρίζει πολλούς προμηθευτές.
Ταυτόχρονα, η σύνδεση των στοιχείων του συστήματος του μηχανήματος χρησιμοποιώντας το Ethernet θα γίνει επίσης ευκολότερη. Για παράδειγμα, η χρήση γενικών καλωδίων CAT5, παρόμοια με εκείνα που χρησιμοποιούνται για υπολογιστές δικτύωσης στο σπίτι/γραφεία, θα διευκολύνει τη διαχείριση και τη διατήρηση του εξοπλισμού από τη χρήση σύνθετων, εξειδικευμένων καλωδίων επικοινωνίας λεωφορείων για ελεγκτές συσκευών και ηλεκτρικά εξαρτήματα. Αυτά είναι μόνο μερικά από τα οικονομικά οφέλη της τεχνολογίας Ethernet.
Η βιομηχανία συνειδητοποίησε γρήγορα ότι ενώ τα πρωτόκολλα TCP/UDP/IP δεν μπορούσαν να παράσχουν τη ντετερμινιστική ανταπόκριση σε πραγματικό χρόνο που απαιτούνται από τα συστήματα βιομηχανικού ελέγχου, θα μπορούσαν να είναι τα καλώδια του Ethernet, συμπεριλαμβανομένων των καρτών διασύνδεσης δικτύου (NICS) και του CAT5 Ethernet καλώδια Χρησιμοποιείται για την παροχή της απαραίτητης υποδομής για τη δικτύωση συστημάτων βιομηχανικού ελέγχου, συμπεριλαμβανομένης της χρήσης καλωδίων Ethernet και NICS, καθώς και της χρήσης καλωδίων CAT5 για τη δικτύωση των συστημάτων βιομηχανικού ελέγχου. Ωστόσο, το πανταχού παρόν και το υλικό Ethernet χαμηλού κόστους, συμπεριλαμβανομένων των καρτών διεπαφής δικτύου (NICS) και των καλωδίων CAT5 Ethernet ... μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε συστήματα βιομηχανικού εξοπλισμού για την παροχή της απάντησης σε πραγματικό χρόνο που απαιτείται για εφαρμογές ελέγχου.
Αυτό που χρειάζεται είναι ένα νέο πρωτόκολλο επικοινωνίας σε πραγματικό χρόνο που χρησιμοποιεί το φυσικό στρώμα του Ethernet του Ethernet, αλλά επιτρέπει επίσης στον ελεγκτή συσκευών να συνδέεται και να επικοινωνεί με όλους τους αισθητήρες και τους ενεργοποιητές στη συσκευή με βεβαιότητα σε πραγματικό χρόνο.
Από τις αρχές του αιώνα, οι κορυφαίοι κατασκευαστές βιομηχανικών αυτοματισμών έχουν εισαγάγει τουλάχιστον πέντε διαφορετικά πρωτόκολλα επικοινωνίας Ethernet σε πραγματικό χρόνο, όπως το Ethernet/IP, το Ethercat, το PowerLink, το Profinet και το SERCOS III ... για να αναφέρουμε μερικά. ... και ούτω καθεξής. Όλοι προωθούνται ως "πρότυπα", ισχυριζόμενοι ότι επαναχρησιμοποιούν πρωτόκολλα Ethernet ή υλικό Ethernet και υποσχόμαστε να μειώσουν το κόστος κατασκευής συστημάτων ελέγχου σε πραγματικό χρόνο για εξοπλισμό.
Ένας από τους κύριους λόγους για την εμφάνιση τόσων "πιθανών προτύπων" είναι ότι ο καθένας έχει μια σαφώς διαφορετική τεχνική προσέγγιση για την επαναχρησιμοποίηση των εξαρτημάτων υλικού Ethernet (π.χ. κάρτες διασύνδεσης δικτύου και καλώδια CAT5), τα οποία όχι μόνο μειώνουν δραματικά το κόστος του εξοπλισμού και βελτιώνει την απόδοση του μηχανήματος, αλλά επιτρέπει επίσης τη μετάδοση και την αλληλεπίδραση των πληροφοριών και των δεδομένων με τρόπο που να υποστηρίζει τον έλεγχο σε πραγματικό χρόνο. μετάδοση και αλληλεπίδραση για την υποστήριξη των ντετερμινιστικών εφαρμογών σε πραγματικό χρόνο.
Ίσως ένας άλλος λόγος για τη συνύπαρξη πολλαπλών πιθανών "τυποποιημένων" πρωτοκόλλων Ethernet είναι ότι αυτοί οι κορυφαίοι προμηθευτές βιομηχανικών αυτοματισμών προσπαθούν να χρησιμοποιήσουν την τεχνολογία Ethernet για να εξοικονομήσουν το συνολικό κόστος των λύσεων του συστήματος τους. Με την επέκταση των "προτύπων" του προϊόντος τους στο Ethernet, οι πελάτες αποκτούν κάποιο πλεονέκτημα και αξία από την τεχνολογία Ethernet, αλλά μακροπρόθεσμα παραμένουν κλειδωμένα στο ιδιόκτητο δίκτυο του κατασκευαστή.
Επιπλέον, η εμφάνιση νέων πρωτοκόλλων βοηθά τους χρήστες να χρησιμοποιήσουν την τεχνολογία Ethernet για να διασπάσουν την υπάρχουσα απόδοση και το κόστος του εξοπλισμού τους. Ταυτόχρονα, οι κατασκευαστές μηχανών που υιοθετούν το σωστό πρότυπο Ethernet FieldBus σε πραγματικό χρόνο θα είναι επίσης σε θέση να αποκτήσουν ένα πολύ σημαντικό ανταγωνιστικό πλεονέκτημα όσον αφορά την τιμή/απόδοση σε σύγκριση με οποιοδήποτε άλλο παραδοσιακό βιομηχανικό fieldbus.
Ωστόσο, αυτό μπορεί να μην είναι τόσο σημαντικό για τους κατασκευαστές μηχανημάτων και τους χρήστες εξοπλισμού, διότι μετά από όλα αυτά τα χρόνια προώθησης και εκτίμησης των βιομηχανικών τεχνολογιών και προϊόντων Ethernet, η πρόκληση για τους χρήστες δεν είναι πλέον να επιλέγουν μεταξύ παραδοσιακών βιομηχανικών λεωφορείων ελέγχου και βιομηχανικού Ethernet, Αλλά να αντιμετωπίσουμε τον έντονο ανταγωνισμό μεταξύ πάρα πολλών βιομηχανικών πρωτοκόλλων Ethernet και προτύπων σε μια πολύπλοκη και πολυσύχναστες αγορά. Αντ 'αυτού, σε μια πολύπλοκη και πολυσύχναστη αγορά, με τόσα πολλά πρότυπα βιομηχανικών πρωτοκόλλων Ethernet που ανταγωνίζονται μεταξύ τους και προσφέρουν διαφορετικές αξίες και πλεονεκτήματα, είναι δύσκολο να γνωρίζουμε ποιο "πρότυπο" είναι το σωστό να επιλέξετε. Η υιοθέτηση του λανθασμένου (ακατάλληλου) πρωτοκόλλου ως προτύπου μπορεί να σημαίνει περιττό κόστος και να θυσιάσει το ανταγωνιστικό πλεονέκτημα λόγω μειωμένων επιδόσεων.
Σε όλες τις συζητήσεις σχετικά με το βιομηχανικό Ethernet σε πραγματικό χρόνο, υπάρχουν μερικά φαινομενικά απλά γεγονότα που συχνά παραβλέπονται. Η επιλογή ενός προτύπου πρωτοκόλλου δικτύου δεν αφορά μόνο τις σκληρές τεχνικές προδιαγραφές και τα χαρακτηριστικά, όπως η απόδοση και ο ρυθμός μετάδοσης ... θα πρέπει επίσης να περιλαμβάνουν μαλακές μετρήσεις και παραμέτρους της εμπειρίας εφαρμογής, όπως η ευκολία χρήσης, η ανοικτότητα, η ανεξαρτησία, ο κίνδυνος Η αποφυγή, η συνέπεια, η διαλειτουργικότητα, η μακροπρόθεσμη διαθεσιμότητα και τα χαρακτηριστικά διανομής του συστήματος .... αυτοί οι παράγοντες, όταν συνδυάζονται, καθορίζουν εάν ένα πρωτόκολλο ή "πρότυπο" θα αναγνωριστεί από τους χρήστες ή θα γίνει ευρέως διαδεδομένη στο αγορά.