Tinklo komunikacija pramonėje

Ketvirtoji pramonės revoliucija – tai pramonės automatizavimas ir modernios technologijos, lydinčios kiekvieną gamybos procesą.

Dėl ryšio sistemų galima valdyti įrenginių veikimą renkant vis daugiau duomenų, taip pat integruoti gamybą su IT sistemomis.

Pramoninis tinklas – kas tai?

Pramoninis tinklas yra ne kas kita, kaip ryšys per IRT tinklą, kuris jungia ir leidžia įvairiems įrenginiams bendrauti vienodai, standartizuotai pramoninėmis sąlygomis. Pramoninis tinklas, užtikrinantis ryšį pramonėje, turi būti patikimas, kad procesai tinkamai veiktų. Pramoninio tinklo ryšys yra skirtas užtikrinti stabilumą ir saugumą.

Grėsmės pramonės tinklo sistemoms

Pramoniniam tinklui, taigi ir ryšiui, gali kilti pavojus dėl sudėtingų pramoninių sąlygų, kuriomis jis veikia. Pramoninį tinklą gali pažeisti šie veiksniai:

• tarša
• aukšta temperatūra
• drėgmė, vibracija ir smūgiai
• elektromagnetiniai trukdžiai
• dulkės ir nešvarumai
• dideli atstumai tarp įrenginių
• alyvos garai ir rūkas
• cheminės medžiagos
• tinklo grėsmės

Pramoninio tinklo komunikacijoje naudojami duomenys

Pramoninio tinklo komunikacijoje labai dažnai perduodami nedideli duomenys (pavyzdžiui, vienas žodis). Tokie duomenys apima, pavyzdžiui:

• sustabdymo/paleidimo komandą
• išmatuotą vertę
• vertės komandą valdikliui

Ethernet

Ethernet yra ryšio standartas, sukurtas aštuntajame dešimtmetyje. Ethernet buvo sukurtas įrenginių tinklams sujungti vietinėje aplinkoje, t. y. LAN – vietiniame tinkle (Local Area Network). Nuo tada Ethernet yra įprastas sprendimas mūsų namuose, biuruose ir pramonės įmonėse. Ethernet kabelis jungiamas prie maršrutizatoriaus ir kitų įrenginių, leidžiant perduoti duomenis. Svarbus veiksnys, užtikrinantis tinkamą Ethernet veikimą, yra tai, kad abu kabelio galai turi būti pakankamu atstumu vienas nuo kito ir negali būti šalia elektros prietaisų. Didelis tarpas sukels ryšio greičio problemų. Ethernet siūlo mastelio keitimą, saugumą, mažas infrastruktūros sąnaudas ir lengvą integraciją su IT sistemomis.

Modbus TCP            

Modbus TCP yra ryšio protokolas, sukurtas Modbus RTU tinkle. Duomenys perduodami ne nuosekliosiomis jungtimis, o per Ethernet tinklą, kuris yra daugelio gamintojų palaikomas standartas. Svarbu tai, kad Modbus, kaip ir Ethernet, yra atviras ir viešai prieinamas protokolas, todėl jis toks populiarus. Tinklo ryšys, pagrįstas Modbus TCP, skiria pagrindinius ir pavaldinius įrenginius. Šiuo protokolu pagrįstas tinklas leidžia geriau kontroliuoti perdavimo priežiūrą, taip padidinant patikimumą ir prisidedant prie pramoninių procesų efektyvumo didinimo.

Pramoninis Ethernet/IP

Vienas iš pramoninio Ethernet naudojimo pavyzdžių yra Ethernet/IP (Ethernet Industrial Protocol), kurį sukūrė „Rockwell Automation“. Jis naudoja CIP (Common Industrial Protocol). Ryšys per Ethernet/IP apima paprastą lentelėje saugomų parametrų pridėjimą. Galima išskirti du tokių pranešimų tipus. Pirmasis tipas yra nekritiniai duomenys, pavyzdžiui, diagnostiniai duomenys, ir juos tvarko TCP protokolas. Didesnio prioriteto duomenims, kurie turi būti perduoti realiuoju laiku, naudojamas UDP protokolas.

Profinet

„Profinet“ yra protokolas, prieinamas keliomis versijomis, kurių kiekviena skiriasi dviem reikalavimais. Pirmasis reikalavimas, kurį nustato gamyklos ir gamybos linijos specifika, yra perdavimo laikas. Svarbūs duomenys turi būti perduoti nedelsiant (realiuoju laiku), o diagnostiniai duomenys turi būti perduodami periodiškai. Antroji kategorija, į kurią atsižvelgiama renkantis protokolą, yra atitikties Ethernet standartui laipsnis. Protokolą sukūrė „Siemens“ ir „Profibus User Organizer“ (PNO), jis taip pat suderinamas su tradiciniais pramoniniais automatizavimo įrenginiais.

EtherCAT

EtherCAT (Ethernet valdymo automatizavimo technologijai), skirtingai nei vieno mazgo Ethernet, yra protokolas, leidžiantis informaciją vienu metu siųsti į kelis tinklo mazgus. Tikrasis kritinių duomenų, kurie turi būti perduoti realiuoju laiku, kiekis yra labai, labai mažas. Šis protokolas yra unikalus, nes neskirsto duomenų į kritinius (prioritetinius) ir mažiau svarbius duomenis. Jis neskirsto duomenų ir nepriskiria prioriteto statuso visiems duomenims. Dėl didelio duomenų perdavimo greičio tai yra vertinamas pramonės standartas. „EtherCAT“ rinkai pristatė „EtherCAT Technology Group“.

„Powerlink“

„Powerlink“ taip pat yra Ethernet standartas ir realaus laiko protokolas, kurio atsako laikas yra mažesnis nei 0,5 milisekundės. Duomenys perduodami greitai ir tiksliai, o papildomas šio standarto privalumas yra aparatinės įrangos reikalavimų nebuvimas, nes „Powerlink“ gali veikti standartiniuose tinklo įrenginiuose. Šis standartas yra greičiausias sprendimas ir yra tinklo greičio pasaulio rekordo savininkas.

Belaidžiai tinklai

Belaidžio ryšio amžiuje verta paklausti, ar Ethernet vis dar prasmingas. Pramonei Ethernet yra esminis dėl neginčijamo tinklo ryšio stabilumo. Belaidis internetas gali susidurti su tokiomis problemomis kaip signalo praradimas. Ethernet yra geriausias tinklo ryšio sprendimas pramonėje, nes kiekvienai pramonei reikalingas patikimumas ir nuolatinis, nepertraukiamas gamybos linijos stebėjimas bei diagnostika.

Maitinimas per Ethernet

PoE arba PoE+ (Power over Ethernet / +) yra labai svarbus klausimas, kurį verta čia paminėti. PoE tiesiog leidžia Ethernet kabeliams tiekti energiją tinklo įrenginiams kaip duomenų perdavimo dalį. Tai žymiai supaprastina tinklo kabelių tiesimą, sumažina tokiam tinklui sukurti reikalingą vietą ir sumažina sistemos gedimų skaičių dėl mažesnio komponentų skaičiaus.

„Bluetooth“ ir „ZigBee“

Belaidžiai tinklai „Bluetooth“ arba „ZigBee“ pavidalu daugiausia naudojami pastatų automatizavime ir yra atsakingi už pavaras bei jutiklius. „Bluetooth“ gerai veikia mažuose tinkluose, kuriuose yra ne daugiau kaip septyni įrenginiai, ir pasižymi dideliu patikimumu. „ZigBee“ yra puiki „Bluetooth“ alternatyva, tinkanti duomenims perduoti didesniais atstumais ir nėra jautri laiko problema.

Tinklo ryšio įrenginiai:

• Pramoniniai komutatoriai, PoE komutatoriai (tinklo komutatoriai)

• Nuosekliojo ir šviesolaidinio ryšio keitikliai

• Nuosekliojo prievado serveriai

• Lauko korpusai

• Pramoninės jungtys

• Pramoninės Maršrutizatoriai

• Nepertraukiamo maitinimo šaltiniai pramonei

• Pramoniniai signalų skirstytuvai

• Pramoniniai modemai

• Tinklo plokštės

• Tinklo šakotuvai

• Siųstuvai

• Tinklo tiltai

Pramoniniam naudojimui skirti komponentai pasižymi atsparumu aplinkos poveikiui ir patikimumu, taip pat gebėjimu veikti realiuoju laiku, o tai itin svarbu valdymo mašinų parko atveju.

Taip pat žiūrėkite: Nelaimingi atsitikimai darbe pramonėje. Kaip jų išvengti?