В недавнем опросе отраслевых экспертов многие упоминали сетевые протоколы на базе Ethernet, превосходящие традиционные полевые шины.
Напомним, что промышленные коммуникационные протоколы (в том числе основанные на Industrial Ethernet) представляют собой системы обмена сообщениями для автоматизированных установок. Некоторые полевые шины более надежны, чем недетерминированные предложения Ethernet, но скорость Ethernet сейчас лидирует.
“Некоторые старые шинные системы имеют скорость передачи данных в диапазоне от 1 до 20 Мбит и не реагируют в режиме реального времени”, — сказал Хорст Мессерер, менеджер по продажам HELUKABEL data, network и bus technology. “Некоторые виды производства могут мириться с такими темпами, поэтому протокол bus не исчезнет полностью, но их доля на рынке сокращается”.
Фактически, промышленные сети на базе Ethernet в настоящее время соединяют около 40% промышленных сетей связи.
“Вот почему все больше шинных систем заменяется оборудованием на базе Ethernet», — сказал Мессерер. “Преимуществом Ethernet является его более высокая скорость передачи данных — минимум 100 Мбит/с, что позволяет производителям промышленной автоматизации просматривать данные о производстве и технологических процессах в режиме реального времени. Быстрое получение такого рода данных позволяет увеличить время реакции и оптимизировать процессы для увеличения производительности в час”.
Еще одним преимуществом является то, что, несмотря на то, что более старые версии, такие как 802.3c, работают медленнее, чем 802.3ab (со скоростью 1 Гбит/с, которая называется GbE), все они используют кабель Cat5e. Это упрощает внедрение промышленного Ethernet. Как Cat5, так и более новые кабели Cat6 для Ethernet работают с гигабитным Ethernet, хотя кабель Cat6 Ethernet вытесняет первый.
“Мы наблюдаем устойчивый интерес как к плоским кабелям Cat5, так и к Cat6”, — сказал Рич Бучиччио из Cicoil Corp. “Наши версии этих кабелей обычно используются в приложениях, которые выигрывают от высокой гибкости и долговечности кабелей, позволяющих им выдерживать экстремальные условия лучше, чем обычные версии этих кабелей Ethernet”. Кабели соответствуют требованиям платформы (и, как правило, превосходят их).
Помимо скорости, другие причины роста популярности Ethernet включают в себя простоту использования и повсеместный дизайн; признание многопротокольных сетей; знакомство благодаря коммерческому готовому Ethernet (CotS); и консолидацию аппаратного обеспечения сетевого интерфейса. Кроме того, в отличие от традиционных сетей устройств и полевых шин (которые могут иметь несколько физических уровней) сети Ethernet работают на одном уровне.
Элементы управления и связанное с ними оборудование для управления движением часто определяют, какие коммуникации по полевой шине будет использовать установка.
“Мы продолжаем разработку интегрированных двигателей, которые могут питаться через Ethernet (PoE)”, — сказал Эрик Райс из Applied Motion Products. “Объединение питания и Ethernet по одному кабелю является прекрасным примером эволюции интеграции в двигателях, приводах и промышленных коммуникациях Ethernet”.
Интегрированные двигатели с поддержкой PoE, предлагаемые производителем, включают рамные двигатели NEMA 14 и NEMA 17.
Традиционные промышленные компоненты имеют подключение по сети Ethernet для расширения спектра функций. “Сегодня существуют масштабируемые варианты ввода-вывода для управления ПЛК, а новое оборудование для связи с удаленным вводом-выводом включает в себя продукты multi-Ethernet, охватывающие основные сети Ethernet, такие как SERCOS, EtherCAT, PROFINET и EtherNet/IP”, — Хоакин Окампо, менеджер по продукции двигателей и приводов Bosch Rexroth.
Фактически, пять протоколов реального времени — CC-Link, EtherCAT, EtherNet/IP, PROFINET и SERCOS III используют преимущества Ethernet и детерминированной сети.
Тот Протокол CC-Link (поддерживается Партнерской ассоциацией CC-Link) включает в себя полевое устройство, контроллер и информационную сеть и обеспечивает скорость до 10 Мбит/с на расстоянии 100 м. Версии включают CC-Link, CC-Link Safety, CC-Link/LT и CC-Link Industrial Ethernet (IE) Control and Field. Один из стандартов CC-Link — это бесшовный протокол обмена сообщениями, позволяющий устройствам с поддержкой Ethernet работать в сетях CC-Link IE. Новая версия профиля системы управления и связи (CSP+) упрощает интеграцию инженерных инструментов и профилей устройств (частично за счет описания данных, необходимых для настройки и эксплуатации устройств, совместимых с CC-Link). Производители компонентов для автоматизации в первую очередь предлагают функциональность CC-Link для серводвигателей, приводов, роботов, цифровых и аналоговых модулей ввода-вывода и контроллеров, включая ПК и ПЛК.
Тот Протокол Ethernet для технологии автоматизации управления (EtherCAT) использует кабели Ethernet и витую пару или коаксиальный кабель с адаптерами BNC на расстоянии до 1000 м и оптический кабель за его пределами. Он обеспечивает скорость передачи данных по Ethernet и может управлять до 65 535 узлами. Обработка данных с помощью специального программного и аппаратного обеспечения обеспечивает детерминированную связь. EtherCAT поддерживает любую топологию и обрабатывает 1000 точек ввода—вывода за 30 мксек, обеспечивая связь со 100 сервоосями за 100 мксек. Оси получают значения и управляющие данные, а также сообщают о положении и статусе. Простая версия технологии распределенных часов IEEE 1588 синхронизирует оси с дрожанием менее 1 мксек.
Ethernet/IP это протокол промышленного прикладного уровня для связи между промышленными элементами управления и вводом-выводом. Он использует стандарт IEEE 802.3 TCP/IP и средства связи; аппаратные пары Ethernet с портами TCP и UDP. Определенные перестановки обеспечивают синхронизированное и детерминированное управление многоосевым движением.
Фактически, этот и другие стандарты промышленной сети Ethernet определяют многие решения по разработке продуктов, которые принимает Applied Motion Products. “В этом году мы расширили нашу поддержку сетей EtherNet/IP, представив набор улучшенных дополнительных инструкций для программного обеспечения Rockwell RSLogix 5000”, — сказал Райс. “Мы также представили новое семейство экономичных электроприводов для сетей EtherCAT и начали разработку приводов и интегрированных двигателей для использования в сетях PROFINET”, — добавил он.
Последовательная система связи в реальном времени (SERCOS) — это открытый протокол для последовательной передачи замкнутых данных в режиме реального времени по кабелю Ethernet для SERCOS III. Специально для контроллеров движения, приводов, исполнительных механизмов, датчиков ввода-вывода протокол стандарта IEC замыкает сервоконтуры в приводе, чтобы уменьшить нагрузку на контроллер движения (и синхронизировать больше осей движения, чем это возможно в противном случае). Такое замыкание сервоконтуров также позволяет избежать задержек между элементами управления движением и приводами.
SERCOS III получает детерминированное двунаправленное движение и управление в режиме реального времени. Он также обеспечивает высокоуровневый ввод-вывод и передачу обычных протоколов по одной сети Ethernet параллельно со связью SERCOS в режиме реального времени — со временем цикла до 31,25 мксек.
PROFINET принадлежит к той же организации, которая создала PROFIBUS для индустрии движения (PROFIBUS & PROFINET Intl. или PI) Использование Ethernet в PROFINET означает больший объем сообщений, лучшую пропускную способность и теоретически неограниченное адресное пространство, а также предотвращение сетевых коллизий. Детерминированная связь возможна благодаря работе в режиме реального времени и изохронному режиму реального времени (IRT). Последний сокращает время обновления до 250 мксек, в то время как PROFINET IRT сокращает его до 31,25 мксек для синхронизации сетевых компонентов.
Конечно, специфичные для отрасли коммуникационные шины сохраняются и даже расширяются, поскольку подключение придает дизайну изощренность даже при эксплуатации «под ключ».
“Продукты с интегрированными протоколами промышленной связи упрощают эксплуатацию”, — говорит Лаура Мэй из Thomson Industries. “Например, интеграция CAN—шины J1939, наиболее часто используемой на рынках мобильных устройств для бездорожья, означает, что система может быть запрограммирована таким образом, чтобы каждый из ее приводов работал с информацией о скорости и положении других приводов в режиме реального времени, что обеспечивает самонастройку и развертывание нескольких приводов для работы с большими нагрузками”. — добавила Мэй.
Она добавила, что производитель ведет работу над улучшением поддержки протоколов, обычно используемых в автоматизации производственных цехов.
Конечно, постоянно растущий (и экономически эффективный) набор шлюзов упрощает сетевые подключения там, где J1939 может (и другие шины) взаимодействовать с Ethernet. Компоненты полевой шины обычно подключаются к блокам Ethernet для подключения через кабель Cat5E и разъемы Ethernet RJ45. В конечном счете, Ethernet может даже упростить функциональность IIoT для подключения систем корпоративного уровня к операциям на уровне машин, ввода-вывода и устройств.
Облачный IIoT на базе Ethernet наряду с беспроводными вариантами (совместимыми с IEEE-802) унифицируют потоки данных для:
Автор: Джон Возняк, P.E. | менеджер по Партнерская ассоциация CC-Link (CLPA) Северная и Южная Америка
Производитель мобильных систем электрификации и передачи данных для промышленного оборудования Conductix-Wampfler теперь использует CC-Link IE open gigabit Ethernet (GbE) для высокопроизводительных соединений в своих контактных кольцах. Традиционно используемые для бесперебойного питания и передачи данных оборудованию на вращающихся узлах, контактные кольца предназначены для нового и существующего оборудования, нуждающегося в подключении к данным индустрии 4.0.
Conductix-Wampfler специализируется на системах питания, передачи сигналов и данных для обработки контейнеров, прокладки туннелей, добычи полезных ископаемых и транспортировки сыпучих материалов. Их контактные кольца находят применение на вращающихся рычагах и порталах, кранах, ветряных турбинах, манипуляторах и кабельных катушках.
Являясь членом CLPA, Conductix-Wampfler располагает техническими спецификациями для разработки совместимого продукта даже для пользовательских решений подключения, работающих со скоростью Ethernet до 1 Гбит/с.
“Наша технология контактных колец превосходна во всем, от промышленного оборудования до аттракционов в тематических парках, и мы видим необходимость передавать все больший объем данных безопасным и легкодоступным способом”, — сказал менеджер по продуктам Conductix-Wampfler Маттео Москони. Итак, компания присоединилась к CLPA, чтобы сосредоточиться на CC-Link IE, потому что это первый и единственный открытый протокол, который работает со скоростью 1 Гбит / с с характеристиками реального времени, и организация, которая его поддерживает, предложила техническую поддержку, которую хотел Москони.
“Контактные кольца, сертифицированные для CC-Link IE, могут передавать как мощность, так и данные с очень высокой скоростью передачи”.
Основанная в 2000 году, CLPA является международной организацией с открытой сетью, насчитывающей более 3000 членов (и ведущей технологией открытой промышленной автоматизации в Азии), занимающейся техническим развитием открытых сетей автоматизации CC-Link. Основные виды деятельности включают разработку CC-Link IE и технических спецификаций CC-Link; проведение тестов на соответствие и поддержку разработки. CC-Link IE — это открытое GbE-решение для автоматизации индустрии 4.0 с непревзойденной пропускной способностью.
Вам также может понравиться:
Свежие комментарии