Ethernet se stává stále důležitější síťovou technologií v průmyslových aplikacích.
V oblasti řízení pohybu se Ethernet, fieldbus a další technologie-jako je PCI (Peripheral Component Interconnect)- historicky předháněly ve zvládnutí některých z nejnáročnějších pracovních zátěží v průmyslových automatizačních a řídicích systémech. Aplikace pro řízení pohybu vyžadují determinismus-záruku, že síť bude dodávat pracovní zátěže určeným uzlům včas,-což je zásadní pro zajištění udržení pozice, což zase zajišťuje přesné zastavení řidiče, správné zrychlení/zpomalení a další úkoly.
Standardní IEEE 802.3 Ethernet tyto požadavky nikdy nesplňoval. Přestože plně -duplexní přepínání a izolované kolizní domény nahradily zastaralou vrstvu datových spojů CSMA/CD, protokol stále postrádá předvídatelnost. Navíc vysoká složitost TCP/IP v typickém zásobníku není optimalizována pro spolehlivý přenos provozu v-reálném čase. V důsledku toho jsou průmyslové sběrnice a řídicí architektury založené na -PC s kartami PCI na bázi ASIC{7}} dlouho běžnými řešeními pro řízení pohybu.
Ethernetová řešení, od EtherNet/IP® po EtherCAT®, překonávají tyto nedostatky vlastními jedinečnými způsoby. Přestože průmyslový Ethernet nabízí několik dalších výhod oproti alternativním technologiím, má stále daleko k tomu, aby dominoval na trhu řízení pohybu. Podívejme se na tři důvody, proč může-a v příštích letech{3}}získat stále větší přijetí.
1
Spíše konvergence než zvýšená složitost
Postupem času vedlo rostoucí propojení mezi podnikovým IT a továrním prostředím ke složitějším systémům, které často zahrnují kombinaci standardního Ethernetu, průmyslového Ethernetu a technologií fieldbus. Stroj může například využívat:
Takové sítě jsou složité a jejich nastavení a údržba je nákladná. Každý protokol vyžaduje vlastní implementační postupy, instalační personál a školení. Naproti tomu Ethernet nabízí možnost konvergace různých sítí,-jako jsou ty pro řízení pohybu a bezpečnost,-do nákladově-efektivní infrastruktury, která se snáze zapojuje, široce podporovaná prodejci a přizpůsobitelná budoucím požadavkům.
Ethernet nabízí možnost konvergování různých sítí.
Protokol EtherNet/IP je příkladem toho, jak lze v praxi plně využít konvergenci. Díky použití standardních ethernetových technologií, jako jsou TCP/IP a UDP/IP, doplněných o funkce jako CIP Sync (pro dosažení přesné synchronizace časového protokolu prostřednictvím distribuovaných hodin IEEE 1588), mohou integrované přepínané systémy pracovat současně s komerčními i průmyslovými aplikacemi.
2
Determinismus pro aplikace řízení pohybu
Řízení pohybu spoléhá na přesnou komunikaci. Tuto přesnost podporuje plánování založené na čase-slotu-, ve kterém má každé zařízení plán v rámci zásad plánování pro komunikaci s ostatními zařízeními. Tyto servopohony a regulátory vypočítávají své příslušné časování, ze kterého lze odvodit hodnotu ∆T regulační funkce. Pokud se však přenos dat stane nepředvídatelným, může dojít ke ztrátě výsledků; proto je pro zajištění stability smyčky vyžadován determinismus.
Ethernet je schopen podporovat náročné aplikace řízení pohybu v továrně.
V některých případech je implementace IEEE 1588 v EtherNet/IP prostřednictvím akceleračních obvodů přímo integrovaných do čipů Intel® pouze jedním společným mechanismem, kterým ethernetová řešení prosazují determinismus. Vysokorychlostní zpracování EtherCAT-v reálném čase-je dalším příkladem toho, jak je v aplikacích pro řízení pohybu dosaženo konzistentního a předvídatelného výkonu. EtherCAT překonává přísná fyzická omezení centralizované komunikace založené na PCI-, která vyžaduje rychlou komunikaci mezi procesorovou jednotkou stroje a servoprocesorem při zachování krátké vzdálenosti.
Jason Goerges vysvětlil v článku publikovaném v *Machine Design* v roce 2010:
Distribuovaná procesorová architektura založená na EtherCAT{0}} nabízí velkou šířku pásma, synchronizaci a fyzickou flexibilitu, konkuruje možnostem centralizovaného řízení a zároveň nabízí výhody distribuované sítě.
Některé procesory využívající tento přístup mohou ve skutečnosti řídit až 64 vysoce koordinovaných os-včetně polohových, rychlostních a proudových smyček a také komutace-při vzorkovací a aktualizační frekvenci 20 kHz.
3
Dlouhodobá-životaschopnost IIoT
Od svého vzniku jako technologie lokální sítě (LAN) prošel Ethernet řadou vývoje. Vzhledem k tomu, že tradiční komponenty fieldbus se v současnosti vyrábějí v malém měřítku a že PCI hrozí, že se stane zastaralou průmyslovou standardní architekturou, Ethernet se vyvinul do bodu, kdy je nyní plně schopen obsluhovat průmyslový internet věcí (IIoT) založený na IP-.
Chystaná vylepšení,-jako je časově-síť citlivá na čas, která zdokonalí IEEE 1588 a podpoří možnost konvergence sítě-také činí z Ethernetu ideální volbu pro současné i budoucí aplikace řízení pohybu. To neznamená, že fieldbusy a PCI zmizí; spíše, jak se automatizační průmysl posouvá směrem k IIoT, výhody Ethernetu budou nadále růst.