Промышленный Ethernet
Industrial Ethernet ( IE ) — это использование Ethernet в промышленной среде с протоколами, обеспечивающими детерминированность и управление в реальном времени. [1] Протоколы промышленного Ethernet включают EtherCAT , EtherNet/IP , PROFINET , POWERLINK , SERCOS III , CC-Link IE и Modbus TCP . [1] [2] Многие протоколы промышленного Ethernet используют модифицированный уровень управления доступом к среде передачи (MAC), чтобы обеспечить низкую задержку и детерминированность. [1] Некоторые микропроцессоры обеспечивают поддержку промышленного Ethernet.
Промышленный Ethernet также может означать использование стандартных протоколов Ethernet с прочными разъемами и расширенными температурными переключателями в промышленной среде для автоматизации или управления технологическими процессами . Компоненты, используемые в технологических зонах предприятия, должны быть спроектированы для работы в суровых условиях с экстремальными температурами, влажностью и вибрацией, которые выходят за рамки диапазона оборудования информационных технологий, предназначенного для установки в контролируемых средах. Использование вариантов оптоволоконного Ethernet снижает проблемы электрических помех и обеспечивает электрическую изоляцию.
В некоторых промышленных сетях упор делался на детерминированную доставку передаваемых данных, тогда как Ethernet использовал обнаружение коллизий , что затрудняло оценку времени транспортировки отдельных пакетов данных при увеличении сетевого трафика. Обычно при промышленном использовании Ethernet используются полнодуплексные стандарты и другие методы, чтобы коллизии не оказывали неприемлемого влияния на время передачи.
Среда применения
[ редактировать ]Промышленное использование требует учета условий, в которых оборудование должно работать. Заводское оборудование должно выдерживать более широкий диапазон температур, вибрации, физического загрязнения и электрического шума, чем оборудование, установленное в специальных монтажных шкафах для информационных технологий . Поскольку управление критически важными процессами может зависеть от канала Ethernet, экономические затраты на прерывания могут быть высокими, поэтому высокая доступность является важным критерием. Сети Industrial Ethernet должны взаимодействовать как с существующими, так и с устаревшими системами, а также обеспечивать предсказуемую производительность и удобство обслуживания. Помимо физической совместимости и транспортных протоколов низкого уровня, практическая промышленная система Ethernet должна также обеспечивать взаимодействие более высоких уровней модели OSI . Промышленная сеть должна обеспечивать безопасность как от вторжений извне, так и от непреднамеренного или несанкционированного использования внутри предприятия. [3]
Когда промышленная сеть должна подключаться к офисной сети или внешним сетям, можно установить систему межсетевого экрана для управления обменом данными между сетями. Такое разделение сети сохраняет производительность и надежность промышленной сети.
Промышленные условия зачастую гораздо более суровые, часто подвергаются воздействию масляных и водных брызг и физической вибрации, поэтому для промышленного Ethernet требуется более прочный и водонепроницаемый разъем на одном или обоих концах кабеля Cat 5 или Cat 6 , например разъемы M12 или Разъемы M8, а не разъемы 8P8C , обычно используемые в домах и на предприятиях. [4] [5]
Преимущества и трудности
[ редактировать ]Программируемые логические контроллеры (ПЛК) обмениваются данными, используя один из нескольких возможных открытых или собственных протоколов, таких как EtherNet/IP , EtherCAT , Modbus , Sinec H1 , Profibus , CANopen , DeviceNet или FOUNDATION Fieldbus . Идея использования стандартного Ethernet делает эти системы более совместимыми .
Некоторые из преимуществ перед другими типами промышленных сетей включают в себя:
- Увеличенная скорость с 9,6 кбит/с для RS-232 до 1 Гбит/с для Gigabit Ethernet.
- Возможность использования повсеместных Cat5e / Cat6. кабелей
- Возможность использования оптоволокна для увеличения расстояния
- Возможность использовать стандартное сетевое оборудование для проводной и беспроводной связи.
- Возможность иметь более двух узлов на канале, что было возможно с RS-485 , но не с RS-232.
- Возможность использования одноранговой архитектуры вместо клиент-серверной .
- Лучшая совместимость
К трудностям использования промышленного Ethernet относятся:
- Миграция существующих систем на новый протокол
- Производительность в реальном времени может ухудшиться для протоколов, использующих TCP.
- Дополнительные сложности, связанные с сетевой технологией
- Минимальный размер кадра Ethernet составляет 64 байта, тогда как типичные размеры данных промышленной связи могут быть ближе к 1–8 байтам. Эти издержки протокола влияют на эффективность передачи данных.
См. также
[ редактировать ]- Расширенный физический уровень
- Автомобильный Ethernet
- Компьютерная сеть
- Распределенная система управления
- Полевая шина
- Человеко-машинный интерфейс
- Протокол резервирования среды передачи данных
- Модбус
- Протокол параллельного резервирования
- Управление процессом
- Программируемый логический контроллер
- СКАДА
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с Линь, Цзыхун (2018). Взгляд изнутри на протоколы связи промышленного Ethernet (версия B) (PDF) . Техасские инструменты.
- ^ Журавски, Ричард (2014). Справочник по технологиям промышленной связи (второе изд.). ЦРК Пресс. ISBN 978-1482207323 .
- ^ Перри С. Маршалл, Джон С. Ринальди (2004). Как планировать, устанавливать и обслуживать сети TCP/IP Ethernet . ИСА. ISBN 1-55617-869-7 . стр. 1–4.
- ^ «Полевое руководство: подключение к промышленному Ethernet» .2017.
- ^ Дитмар Рёринг. «Системы подключения Ethernet M12 и RJ45» .2014.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Консультативная группа по промышленному Ethernet
- Lammermann.eu: Ethernet как технология реального времени
Ethernet Семейство локальных сетей технологий |
|---|
