Print

Vysoce výkonné průmyslové sítě

-- 06.09.10

Náročné aplikace vyžadují vysoce výkonné synchronizované síťové protokoly s aktualizací v milisekundách a zpoždění paketů (tzv. jitter) v řádu mikrosekund a méně. Důležitá je také topologie a snadná konfigurace, tvrdí uživatelé v průzkumu časopisu Control Engineering.

Časopis Control Engineering zaslal předplatitelům svých e-mailových zpravodajů „Systémová integrace“ a „Řízení strojů“ otázky týkající se použití vysoce výkonných průmyslových sítí synchronizovaných (časovými značkami) s aktualizací v milisekundách a zpoždění paketů (tzv. jitter) v řádu milisekund nebo menším. I když v průmyslovém prostředí slouží mnoho komunikačních sítí, jen málo protokolů efektivně zvládá vysoce výkonné diskrétní aplikace, jako jsou stroje CNC, robotika, špičková balicí technika a další aplikace vysokorychlostního polohování. Celkem 65 % respondentů používá vysoce výkonné sítě a ze zbývajících 35 % dotazovaných, kteří je nevyužívají, jich 53 % plánuje jejich pořízení do 12 měsíců.

Zhruba 70 % respondentů v současnosti používá nebo plánuje používat vysokorychlostní síť. Tito byli požádáni, aby se průzkumu účastnili i nadále. U těch, kteří používají vysoce výkonnou síť, byla nejoblíbenější sítí EtherCAT následovaná možností „jiná síť“, včetně specializovaných sítí, a sítěmi SERCOS, Ethernet Powerlink a Profinet IRT. Kombinace odpovědí pro protokoly SERCOS a SERCOS III řadí tuto rodinu sítí mezi nejvyužívanější. Odpovědi byly velmi různorodé a vysoko se umístily sítě označené jako „jiná“ a „specializovaná“ (viz graf). Investice do vysokorychlostních sítí a související infrastruktury, vodičů a kabelů I/O zařízení a kompatibilních senzorů, logiky a akčních prvků činily souhrnně u 40 % respondentů zhruba 1,9 milionu USD, což je více než 47 000 USD u každého z nich (s využitím střední hodnoty u každého rozsahu).

Většina respondentů rovněž investuje do dalších typů průmyslových sítí – pro téměř 30 % respondentů tyto výdaje představovaly 75 % souvisejících rozpočtů. Pokud jde o aplikace, téměř 45 % respondentů využívá vysoce výkonné sítě u zařízení pro manipulaci s materiálem (dopravníky, postupové linky, výtahy a jeřáby). Také u aplikací robotiky, strojů CNC a balicích strojů se tyto sítě široce využívají. Proč? Mezi hlavními důvody pro volbu protokolu vysoce výkonných sítí byly rychlost, topologie a determinismus. Nepřekvapí, že s výkonem souvisely 3 ze 4 nejdůležitějších důvodů a 5 z 10 nejdůležitějších.

                 

Datová kapacita, snadná konfigurace, náklady na implementaci, omezený jitter a dostupnost zařízení typu master a nebo slave (vstupy/výstupy, pohony) byly dalšími atributy, které zvolilo více než 25 % respondentů. Největší vliv na výběr síťového protokolu mají interní pracovníci s 33 % a dodavatel souvisejícího hardwaru a softwaru s 23 % následovaný zákazníky s 12 %. Respondenti průzkumu připsali svá doporučení, pokud jde o protokoly vysoce výkonných sítí: PLC řídicí systémy, na nichž stroje běží, musí podporovat vysoce výkonné sítě. Nové sítě plánujeme implementovat už jedině takto. Mezinárodní standardy poskytují otevřené, nespecializované protokoly.

Dívejte se na rychlost, robustnost, nízké náklady na technické vybavení, odolnost a spolehlivost a ujistěte se, že je dodavatelé dobře podporují. Výběr protokolu znesnadňuje spousta marketingových řečí.Udělejte si vlastní přípravu – najděte ten, který nejlépe vyhovuje vašim potřebám. Vyhněte se specializovaným a takovým rozhraním, která znesnadňují integraci se systémy MES a ERP. Synchronizujte komunikaci mezi zařízeními a plánujte /synchronizujte s prováděním řídicí logiky, aby se ve smyčce nevyskytovaly asynchronní prvky.

               

U řízení procesů požadujeme jiskrovou bezpečnost, což Foundation fieldbus splňuje. Za 24 let, co instaluji a používám průmyslové sítě, je EtherCAT zdaleka nejvýkonnější a cenově nejvýhodnější síť (ze sítí pracujících či nepracujících v reálném čase), kterou jsem měl to potěšení instalovat. Pro dodávky veškeré automatizace využíváme společnost Rockwell Automation, abychom tak usnadnili zaškolování našim výrobním technikům na celém světě. Možná že nejde o nejlepší podporu ve všech segmentech, ale pochází od jednoho dodavatele. Mnoho sítí vytváří problémy s rušením nejasného původu (elektromagnetické rušení, EMI).

EtherCAT


Joey Stubbs, PE, PMP, EtherCAT Technology Group: „Vysoce výkonná síť“ by v ideálním případě byla jedna síť, která představuje komplexní řešení pro vstupní/výstupní obvody, pohony, převodníky a funkce sběru dat. Je alternativou k tradičnímu řešení s několika sítěmi – jednou sítí pro polohování, jednou pro vstupy/výstupy a pravděpodobně dalším, zcela jiným systémem pro sběr dat. EtherCAT, systém průmyslového Ethernetu nové generace, kombinuje to nejlepší ze všech těchto vyhrazených sítí a ještě více do jediné, univerzální vysoce výkonné sítě. Třemi ingrediencemi úspěchu sítě EtherCAT jsou distribuované hodiny, časové značky a převzorkování:

1) Distribuované hodiny zajišťují 64bitovou synchronizaci hodin sítě EtherCAT, a to bez nutnosti použít speciální řídicí (master) kartu se synchronizačním impulzem.

2) Časové značky: Paket obdrží časovou značku podle toho, kdy k transakci v provozu došlo, a to bez nutnosti dodatečného technického nebo programového řešení na podřízeném (slave) zařízení. Řídicí prvek podřízeného zařízení EtherCAT má funkci paměti v kombinaci s jeho distribuovanými hodinami, pomocí níž registruje a zpětně hlásí nadřízenému zařízení kdy k události v provozu došlo, a to s rozlišením až 10 nanosekund. Příkaz k přenosu výstupu lze provést se stejným rozlišením 10 nanosekund. Tím se usnadňuje registrace událostí, k nimž by došlo mezi skenovacími cykly u tradičních PLC, a to bez nutnosti dodatečného zpracování u podřízeného zařízení.

3) Převzorkování: Cenově dostupné řídicí prvky podřízeného zařízení EtherCAT podporují podřízená přerušení jako funkci distribuovaných hodin, čímž umožňují nevzorkování vstupních signálů v rámci nadřízeného skenovacího cyklu sto- až tisíckrát.

www.ethercat.org


SERCOS


Ronald Larsen, výkonný ředitel SERCOS NorthAmerica: SERCOS I a II byly prvními vysokorychlostními sběrnicemi pracujícími v reálním čase, jež byly vybaveny bohatou příkazovou sadou, s jitterem pod 1 mikrosekundu, mechanismem pro zajištění determinismu a přenosem po optickém vlákně. Bylo prodáno přes 2,5 milionu uzlů. Sběrnice SERCOS III využívá průmyslový Ethernet jako přenosové médium a zachovává si nízký jitter, vysoký determinismus a bohatou příkazovou sadu sběrnic SERCOS I a II. SERCOS III běží s přenosovou rychlostí 100 Mb/s s využitím programového vybavení nahraného do standardního řídicího prvku FPGA nebo multiprotokolového řídicího prvku s komunikací master-slave po kruhové nebo liniové topologii a až s 511 zařízeními na segment.

Nevyžadují se žádné přepínače nebo huby. Namísto použití jednoho ethernetového rámce na příkaz / datový telegram, jako některé konkurenční sběrnice, SERCOS III efektivně zabalí několik datových telegramů v reálném čase do jednoho ethernetového rámce, čímž maximalizuje využití přenosového pásma a dosahuje vyšší propustnosti dat. SERCOS III zahrnuje kanál nepracující v reálném čase pro komunikaci standardních ethernetových zařízení s master a slave zařízeními sběrnice SERCOS pro účely nastavení, diagnostiky a vykazování výroby.                                   

Na rozdíl od některých konkurenčních sběrnic SERCOS III tuto komunikaci umožňuje kdykoli, nejen během provozu v reálném čase. SERCOS III poskytuje křížovou komunikaci mezi jednotlivými řídicími prvky. Navíc mohou podřízená zařízení komunikovat přímo, bez zásahu nadřízeného zařízení, a to dokonce přes několik kruhů. Tento systém rovněž usnadňuje plynulou obnovu za 25 mikrosekund a méně (v případě přerušení kabelu nebo závady zařízení), což umožňuje pokračování provozu v reálném čase. Produktová příručka ke sběrnici SERCOS III je dostupná na adrese www.sercos.com


Ethernet Powerlink


Sdružení pro standardizaci protokolu Ethernet Powerlink (Ethernet Powerlink Standardization Group): Ethernet Powerlink v sobě spojuje možnosti sítě Ethernet, CANopen a protokolovou sestavu vyvinutou pro datovou komunikaci v reálném čase. Powerlink je velmi blízko standardu Ethernet, na rozdíl od některých konkurenčních protokolů. Díky tomu, že si zachovává funkce původního Ethernetu, snižuje náklady na průmyslové využití. CANopen, robustní a ověřený protokol široce využívaný v oblasti automatizace, zjednodušuje nastavení sítí díky své velké rozšířenosti na trhu. Sdružení Ethernet Powerlink Standardization Group (EPSG) vyvinulo sestavu pro protokol Powerlink, která do protokolu doplňuje funkčnost práce v reálném čase.

www.ethernet-powerlink.org

Síť Open PLC


Sdružení Japan Electrical Manufacturers’ Association (JEMA): Síť FL-net (OPCN-2) tvoří standardní specifikace sítě FA na úrovni řídicího prvku a byla vyvinuta střediskem Manufacturing Science and Technology Center pro realizaci komunikační sítě mezi programovatelnými řídicími prvky, číslicovým řízením (NC) a řídicími prvky robotů mnoha výrobců.

http://www.jema-net.or.jp/Japanese/hyojun/opcn_e/opcn05.htm


Profinet IRT


Carl Henning, zástupce ředitele PTO, Profibus and Profinet North America: Při výběru vysoce přesné sítě je nutno zvážit řadu faktorů: rychlost, determinismus, dostupnost, podporu a průběh osvojení. Všechny zde zmíněné sítě jsou adekvátní pro rychlost a determinismus. Síť Profinet se v oblasti polohování využívá již přes pět let, je dobře ověřená a široce dostupná. Protože síť Profinet podporuje globální organizace, existují certifikovaná kompetenční školicí střediska a zkušební laboratoře na každém kontinentu.

Žádná jiná síť průmyslového Ethernetu nemá koncepci kompetenčních středisek, natožpak aby tato střediska byla certifikovaná. Protože aspekty vysokého výkonu jsou již součástí sítě Profinet, tutéž síť lze používat pro běžné vstupy/ výstupy, polohování, vzájemnou integraci strojů, vertikální integraci a funkční bezpečnost. Dokonce i vysoce výkonná část sítě je otevřená pro standardní síťový provoz, jako je TCP/IP. Je možno použít také bezdrátovou komunikaci a síť podporuje plynulou redundanci.

www.profinet.com


Provozní síť CC-Link IE


Chuck Lukasik, ředitel CC-Link Partner Association: Provozní síť CC-Link IE (Industrial Ethernet – průmyslový Ethernet) využívá přenosovou rychlost 1 Gb/s a protokol reálného času pro řízení vzdálených provozních vstupních/výstupních zařízení v podstatě bez přenosového zpoždění. Poskytuje deterministickou výměnu dat bez nutnosti ethernetových přepínačů. Determinismus je zaručen použitím komunikační techniky na bázi předávání oprávnění (token-passing). Fyzickými médii jsou kabel Cat5E a konektory RJ45. Provozní síť CC-Link IE nabízí cyklickou nebo transientní metodu výměny dat. 

Cyklický přenos poskytuje službu transparentní výměny dat v reálném čase všem stanicím. Model „společné paměti“ konfigurovaný nastavením několika jednoduchých parametrů ustanovuje pro síť deterministickou výměnu dat. Specifické časování výměny dat lze přesně vypočíst před uvedením sítě do provozu.Transientní zprávy jsou iniciovány „na vyžádání“ od určené stanice a lze je zasílat na jednu nebo více síťových stanic a tyto stanice mohou reagovat na transientní žádosti o data. Provozní síť CC-Link IE pro transientní režim alokuje přenosové pásmo, takže cyklická komunikace zůstává deterministická. Ethernetová zařízení 100 Mb (100 Mb/s) mohou být připojena k této gigabitové síti prostřednictvím ethernetového adaptéru. Plynulá komunikace z provozních zařízení k řídicím prvkům a mezi řídicími prvky poskytuje integrovanou řídicí síť.

www.cc-linkamerica.org

ce

Mark T. Hoske je vedoucí redaktor časopisu Control Engineering. Kontaktovat jej můžete na adrese MHoske@CFEMedia.com.

 

 

Autor: Mark T. Hoske, Control Engineering


Sponzorované odkazy

 
Aktuální vydání
Reklama

Navštivte rovněž

  •   Události  
  •   Katalog  

Události

MSV Tour 2018
2018-10-01 - 2018-10-04
Místo: Výstaviště Brno
Mezinárodní strojírenský veletrh 2018
2018-10-01 - 2018-10-05
Místo: Výstaviště Brno
Fórum údržby
2018-10-02 - 2018-10-02
Místo: Brno, veletrh MSV
Energie pro budoucnost XXIV
2018-10-02 - 2018-10-02
Místo: sál P4, BVV
RedHat Containers and Cloud-Native Roadshow Praha
2018-10-03 - 2018-10-03
Místo: Grandior Hotel Prague

Katalog

BALLUFF CZ s.r.o.
BALLUFF CZ s.r.o.
Pelušková 1400
19800 Praha
tel. 724697790

COGNEX
COGNEX
Emmy-Noether-Str. 11
76131 Karlsruhe
tel. 720 981 181

B+R automatizace, spol. s r.o.
B+R automatizace, spol. s r.o.
Stránského 39
616 00 Brno
tel. +420 541 4203 -11

Schneider Electric CZ, s. r. o.
Schneider Electric CZ, s. r. o.
U Trezorky 921/2
158 00 Praha 5
tel. 00420737266673

Mitsubishi Electric Europe B.V.
Mitsubishi Electric Europe B.V.
Pekařská 621/7
155 00 Praha 5
tel. +420 251 551 470

všechny firmy
Reklama


Tematické newslettery




Anketa


Na internetu
V tištěných médiích
Na veletrzích a výstavách
Jinde

O nás   |   Reklama   |   Mapa stránek   |   Kontakt   |   Užitečné odkazy   |   Bezplatné zasílání   |   RSS   |   
Copyright © 2007-2018 Trade Media International s. r. o.
Navštivte naše další stránky
Trade Media International s. r. o. Trade Media International s. r. o. - Remote Marketing Továrna - vše o průmyslu Control Engineering Česko Řízení a údržba průmyslového podniku Inteligentní budovy Almanach produkce – katalog firem a produktů pro průmysl Konference TMI