Новини продукції

Як Ethernet з'явився у промисловості?

Вперше Ethernet з’явився в 1970-х роках. Тоді ця технологія локальної мережі (LAN, local area network) розглядалася як спосіб швидшого спілкування на офісному рівні та передачі великих обсягів даних із більшою швидкістю. Висока місткість даних Ethernet розглядалася як ідеальне рішення для мереж офісного рівня, оскільки в цих сценаріях застосування кілька клієнтів повинні використовувати одну і ту ж мережу для обміну інформацією.


Хоча персональні комп’ютери ідеально налаштовані для Ethernet, промислові мережі нижчого рівня, такі як DeviceNet ™ або PROFIBUS®, традиційно найкраще підходять для управління даними вводу-виводу та управління заводським обладнанням. Щоб допомогти цим пристроям здійснити перемикання, протокол управління передачею/Інтернет-протокол (TCP/IP) надає набір послуг, щоб пристрої могли спілкуватися через мережу Ethernet. TCP/IP набуває популярності, оскільки практично всі основні комп'ютерні операційні системи нині використовують Інтернет та інтрамережі для внутрішнього розповсюдження інформації. У поєднанні з відповідною виробничою технікою цей розподіл поширюється на весь завод і дозволяє кожному, від керівництва вищого рівня й глобальних партнерів до зовнішніх регулювальних організацій переглядати дані та стан обладнання. З його допомогою можна виконувати технічне обслуговування програм, наглядовий контроль, документувати події та збої в роботі, забезпечувати зв’язок для інтерфейсів оператора тощо.

Ethernet швидко стає мережею вибору для додатків промислового управління вищого рівня, наприклад, для підключення програмованих логічних контролерів, комп'ютерів та дисплеїв HMI. Для промислового використання доступні різні версії технології Ethernet, включаючи EtherNet/IP ™ та Modbus-TCP. Обмін даними за допомогою Ethernet базується на моделі «виробник-споживач»: передавальний пристрій виробляє дані, які одночасно приймаються або споживаються багатьма пристроями. Вхідні/вихідні дані (I/O) і стан обладнання – життєво важлива інформація для забезпечення безперервних, ефективних операцій на виробництві – передається від віддаленого пристрою до одного або декількох програмованих логічних контролерів (ПЛК), які потім обробляють дані та передають їх на ПК або інший призначений пристрій верхнього рівня.

Основною перевагою використання промислової мережі Ethernet є здатність швидко передавати дані процесу на ПК або ПЛК в будь-якій точці світу. У мережах Ethernet пристрої використовують схему IP-адресації, щоб їх могли «бачити» користувачі мережі. Як правило, до налаштування системи залучають IT-відділ. Ключова перевага цієї систематизації в тому, що одна мережа може використовуватися для всієї інформації в компанії.

Хоча різні протоколи, що базуються на технології Ethernet (наприклад, EtherNet/IP та Modbus-TCP), використовують один і той же фізичний рівень і можуть працювати на одному кабелі, вони не обов'язково взаємодіють між собою. Повідомлення та протокол зв'язку визначаються по-різному для кожної з цих систем. Тому пристрої Modbus-TCP не можуть взаємодіяти з пристроями EtherNet/IP. Сприймайте це як двох людей, які говорять на різних мовах; вони говорять, використовуючи одну і ту ж функцію тіла, але правила їхніх мов різні. Ще одним недоліком є неможливість Ethernet передавати живлення і сигнал по одному кабелю.

Фізичний рівень Ethernet полегшує передачу великих обсягів даних і дозволяє багатьом пристроям взаємодіяти між собою на великі відстані. Звичайно, більша пропускна здатність у 100 Мбайт дозволяє обробляти великі обсяги даних та надавати більший доступ до окремих пристроїв. Однак весь цей трафік вимагає пріоритетів, що встановлюються за допомогою комутаторів Ethernet. На відміну від мереж нижчого рівня, кожен пристрій мережі Ethernet повинен підключатися до мережі через комутатор, це так звана зіркова топологія. Ці комутатори містять програмний елемент для встановлення пріоритетності даних, обмежуючи лінію допуску там, де це найбільше потрібно, щоб лише бажані дані були виведені на вищий рівень. І хоча існує думка, що Ethernet дешевший у впровадженні, ніж мережі нижчого рівня, вартість додаткових комутаторів нівелює переваги, які забезпечує Ethernet. Це питання вартості у поєднанні з додатковим часом, необхідним для налаштування мережевих пристроїв та індивідуального підключення кожного пристрою через комутатор, робить Ethernet більш придатним для складних мереж та обладнання, що забезпечують життєво важливі дані для всього підприємства.

Хоча доволі привабливо використовувати Ethernet як єдину мережу в межах підприємства, мережі нижчого рівня все ще залишаються відомими в промисловому застосуванні. Це пов’язано, перш за все, з тим, що для мереж нижчого рівня доступний більший асортимент продукції, а технологія є звичною для персоналу. Мережі нижчого рівня також дозволяють монтаж лінійної топології, де пристрої можуть бути підключені один до одного. Таким чином, усуваючи необхідність у комутаторах та додатковій проводці мереж Ethernet. Те, чим користувач жертвує завдяки доступності технологій вищого рівня, можна компенсувати зменшенням часу, необхідного для налаштування кожного пристрою, та витрат на впровадження. По суті, користувачі повинні визначити, що є найважливішим: забезпечити швидкий доступ до даних про процес у будь-який час у будь-якій точці світу, або мати більш широкий вибір продуктів і менші початкові інвестиції.

Тепер користувачі можуть випробувати найкраще з обох мереж, використовуючи шлюзи, які можуть передавати дані процесу нижчого рівня в мережу Ethernet. Це рішення особливо корисно для компаній, які нині використовують мережу нижчого рівня, але бажають перейти на Ethernet, не вимагаючи повної модернізації виробництва. Шлюз взаємодіє з мережею нижчого рівня за допомогою своєї звичайної системи передачі, але має підключення Ethernet, яке потім передає дані процесу комутатору, що, по суті, імітує роботу мережі в Ethernet. Таким чином, користувачі можуть отримувати дані рівня пристрою за допомогою комп’ютера через Інтернет, і це не вимагатиме IP-адреси для кожного пристрою.

Ще одне досягнення інтегрує технологію, що використовується в комутаторах Ethernet, у модулі вводу-виводу. Включення такого комутатора/модуля в систему дозволяє не підключати усі пристрої до окремого комутатора Ethernet, а дозволяє запроваджувати лінійну топологію. Ця та інші технології постійно покращуються, щоб допомогти користувачам подолати деякі обмеження Ethernet та дозволяючи все більшій кількості компаній скористатися багатьма перевагами, які Ethernet може надати в сучасних умовах автоматизації.
Статті