Comunicații în rețea în industrie

A patra revoluție industrială este automatizarea industrială și tehnologia modernă care însoțește fiecare proces de producție.

Datorită sistemelor de comunicații, este posibil să se controleze funcționarea dispozitivelor prin colectarea a tot mai multor date, precum și să se integreze producția cu sistemele IT.

Rețea industrială – ce este?

O rețea industrială nu este altceva decât comunicarea prin intermediul unei rețele ICT care conectează și permite diverselor dispozitive să comunice într-un mod uniform și standardizat în condiții industriale. O rețea industrială care asigură comunicarea în industrie trebuie să fie fiabilă pentru ca procesele să funcționeze corect. Comunicarea în rețeaua industrială este concepută pentru a garanta stabilitatea și securitatea.

Amenințări la adresa sistemelor de rețea industriale

Rețeaua industrială și, prin urmare, comunicarea, pot fi în pericol din cauza condițiilor industriale dificile în care funcționează. Factorii care pot dăuna unei rețele industriale includ:

• poluarea
• temperaturile ridicate
• umiditatea, vibrațiile și șocurile
• interferențele electromagnetice
• praful și murdăria
• distanțele mari dintre dispozitive
• vaporii și ceța de ulei
• substanțe chimice
• amenințările la adresa rețelei

Datele utilizate de comunicarea în rețeaua industrială

Comunicarea în rețeaua industrială implică date de mici dimensiuni (de exemplu, un singur cuvânt) transmise foarte frecvent. Astfel de date includ, de exemplu:

• comanda de oprire/pornire
• valoare măsurată
• comanda de valoare către controler

Ethernet

Ethernet este un standard de comunicații dezvoltat în anii 1970. Ethernet a fost creat pentru a conecta rețele de dispozitive într-un mediu local, adică LAN – Local Area Network. De atunci, Ethernet a fost o soluție comună în casele, birourile și fabricile noastre industriale. Un cablu Ethernet se conectează la router și la alte dispozitive, permițând transmiterea datelor. Un factor cheie în buna funcționare a Ethernet este că ambele capete ale cablului trebuie să fie la o distanță suficientă unul de celălalt și să nu fie amplasate în apropierea dispozitivelor electrice. O distanță mare va cauza probleme de viteză a conexiunii. Ethernet oferă scalabilitate, securitate, costuri reduse ale infrastructurii și integrare ușoară cu sistemele IT.

Modbus TCP          

Modbus TCP este un protocol de comunicație dezvoltat pe rețeaua Modbus RTU. Datele nu sunt transmise prin legături seriale, ci prin rețeaua Ethernet, care este un standard acceptat de mulți producători. Important este că Modbus, la fel ca Ethernet, este un protocol deschis și disponibil publicului, motiv pentru care este atât de popular. Comunicarea în rețea bazată pe Modbus TCP face distincția între dispozitivele master și slave. O rețea bazată pe acest protocol permite un control mai mare asupra supravegherii transmisiei, crescând astfel fiabilitatea și contribuind la creșterea eficienței proceselor industriale.

Ethernet/IP industrial

Un exemplu de utilizare industrială a Ethernet este Ethernet/IP (Ethernet Industrial Protocol), dezvoltat de Rockwell Automation. Acesta utilizează CIP (Common Industrial Protocol). Comunicarea prin Ethernet/IP implică simpla adăugare a parametrilor stocați într-un tabel. Se pot distinge două tipuri de astfel de mesaje. Primul tip sunt datele necritice, cum ar fi datele de diagnosticare, și sunt gestionate de protocolul TCP. Pentru date mai prioritare care trebuie transmise în timp real, se utilizează protocolul UDP.

Profinet

Profinet este un protocol disponibil în mai multe versiuni, fiecare diferind prin două cerințe. Prima cerință, stabilită de specificul fabricii și liniei de producție, este timpul de transmisie. Datele critice trebuie transmise imediat (în timp real), în timp ce datele de diagnosticare trebuie transmise periodic. A doua categorie luată în considerare la alegerea unui protocol este gradul de conformitate cu standardul Ethernet. Protocolul a fost dezvoltat de Siemens și Profibus User Organizer (PNO) și este compatibil și cu dispozitivele tradiționale de automatizare industrială.

EtherCAT

EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology), spre deosebire de Ethernet-ul cu un singur nod, este un protocol care permite trimiterea simultană a informațiilor către mai multe noduri de rețea. Cantitatea reală de date critice care trebuie transmisă în timp real este foarte, foarte mică. Acest protocol este unic deoarece nu împarte datele în date critice (prioritare) și mai puțin importante. Nu împarte datele și nu atribuie statut de prioritate tuturor datelor. Datorită vitezei sale mari de transfer de date, este un standard industrial apreciat. EtherCAT a fost introdus pe piață de către EtherCAT Technology Group.

Powerlink

Powerlink este, de asemenea, un standard Ethernet și este un protocol în timp real cu un timp de răspuns mai mic de 0,5 milisecunde. Datele sunt transferate rapid și precis, iar un avantaj suplimentar al acestui standard este lipsa cerințelor hardware, deoarece Powerlink poate funcționa pe dispozitive de rețea standard. Acest standard este cea mai rapidă soluție și deține recordul mondial pentru vitezele de rețea.

Rețele wireless

În era comunicațiilor wireless, merită să ne întrebăm dacă Ethernet mai are sens. Pentru industrie, Ethernet este fundamental datorită stabilității incontestabile a conexiunii la rețea. Internetul wireless poate întâmpina probleme precum pierderea semnalului. Ethernet este cea mai bună soluție pentru comunicarea în rețea în industrie, deoarece fiecare industrie necesită fiabilitate și monitorizare și diagnosticare constantă și neîntreruptă a liniei de producție.

Power over Ethernet

PoE sau PoE+ (Power over Ethernet / +) este o problemă foarte importantă și merită menționată aici. PoE înseamnă pur și simplu permiterea cablurilor Ethernet să alimenteze dispozitivele de rețea ca parte a transmisiei de date. Acest lucru simplifică semnificativ cablarea rețelei, reduce spațiul necesar pentru construirea unei astfel de rețele și reduce ratele de defecțiune ale sistemului datorită numărului mai mic de componente.

Bluetooth și ZigBee

Rețelele wireless sub formă de Bluetooth sau ZigBee sunt utilizate în principal în automatizarea clădirilor și sunt responsabile pentru actuatoare și senzori. Bluetooth funcționează bine în rețele mici, cu maximum șapte dispozitive, și se caracterizează printr-o fiabilitate ridicată. ZigBee este o alternativă excelentă la Bluetooth și este potrivită pentru transmiterea datelor pe distanțe mai lungi și nu reprezintă o problemă sensibilă la timp.

Dispozitive de comunicații în rețea:

• Comutatoare industriale, comutatoare PoE (comutatoare de rețea)

• Convertoare seriale și cu fibră optică

• Servere cu port serial

• Carcase exterioare

• Conectori industriali

• Industrial Routere

• Surse de alimentare neîntreruptibile pentru industrie

• Splittere de semnal industriale

• Modemuri industriale

• Plăci de rețea

• Hub-uri de rețea

• Emițătoare

• Punți de rețea

Componentele pentru uz industrial se caracterizează prin rezistență la mediu și fiabilitate, dar și prin capacitatea de a funcționa în timp real, ceea ce este extrem de important în cazul parcului de mașini de control.

Vezi și: Accidente de muncă în industrie. Cum să le preveniți?