Rozdíl mezi průmyslovým a kancelářským Ethernetem

Vyvážené znalosti přispívají ke spolehlivosti ethernetové komunikace. Obrázek poskytla společnost Breen Machine. Vyvážené znalosti přispívají ke spolehlivosti ethernetové komunikace. Obrázek poskytla společnost Breen Machine.

Prostudujte si čtyři rozdíly ve spolehlivosti a důsledcích selhání komunikace po síti Ethernet.

Implementace kancelářského a průmyslového Ethernetu se liší ve čtyřech kriticky významných aspektech, které určují spolehlivost nebo nespolehlivost provozu: determinismus, odolnost proti rušení, odolnost proti vlivům vnějšího prostředí a protokoly. Podle výroční studie organizace HMS Industrial Networks předběhl v roce 2018 Ethernet, rozvíjející se soubor standardů podle IEEE 802.3-2018, další síťové standardy a představoval 52 % nových instalací. Nic nenasvědčuje tomu, že by se tento trend v dohledné době zpomalil. Využívání Ethernetu v průmyslové automatizaci podporuje obeznámenost uživatelů s jeho používáním v domácím a kancelářském prostředí. Je však zapotřebí znát čtyři důležité rozdíly.

Determinismus sítě

Rychlost sítě je často definována v megabitech za sekundu (Mbit/s). V průmyslových aplikacích je síťový hardware nejčastěji dimenzován na 100 Mbit/s, přičemž na popularitě získává 1 000 Mbit/s. V kanceláři je obvykle důležitým ukazatelem rychlost, ale v průmyslové řídicí síti je důležitější determinismus.

Při řízení nebo monitorování událostí vysokou rychlostí musí komunikace zařízení probíhat v konzistentním časovém rámci. Pokud má kancelářská tiskárna při příjmu souboru dvousekundové zpoždění, není to žádný problém, ale pokud by musel tak dlouho čekat servomotor, mohlo by to mít katastrofální následky. Oddělte automatizační a kancelářské sítě.

Odolnost proti rušení

Průmyslové prostředí obsahuje elektromagnetické rušení. Silné proudy, často vyvolávané zařízeními pro přepínání napětí, jako jsou frekvenční měniče (VFD), jsou notoricky známým zdrojem vysokofrekvenčních harmonických složek a elektromagnetického rušení (EMI) a mohou ovlivňovat jiná zařízení. Dopad EMI na průmyslovou síť může snížit několik opatření: oddělení, používání kroucené signálové dvoulinky, propojení a stínění. Pokud je to možné, zaveďte všechna čtyři.

Postupujte podle doporučení výrobce. Otázky uzemnění a propojení jsou popsány v příručkách k frekvenčním měničům. Věnujte jim náležitou pozornost.

Krytí proti vlivům vnějšího prostředí

Průmyslové prostředí může být pro součásti velmi nepříznivé. Extrémní teploty, pohyblivé části, reaktivní chemikálie a vysoká napětí jsou zde běžné. Každé zařízení i veškeré kabely musejí být dimenzovány pro toto prostředí nebo v zájmu ochrany zapouzdřeny.

Na trhu jsou dostupné síťové kabely odolávající nepříznivým prostředím. Kabely musejí mít izolaci dimenzovanou na nejvyšší napětí ve skříni nebo v kabelovém vedení. I když je Ethernet nízkonapěťový, kabel často potřebuje opláštění dimenzované na 600 V. Pokud se bude kabel za normálního provozu ohýbat, použijte kabel dimenzovaný pro ohýbání. Pokud prochází odkrytým kabelovodem, norma National Electric Code (NEC) vyžaduje odolnější opláštění pro ochranu před mechanickým poškozením (pořiďte si kabel dimenzovaný pro použití v kabelovodu). Pro jiná náročná prostředí zvolte kabely odolné vůči rozdrcení a otěru a vyberte dimenzování pro extrémní teploty, odolnost proti otevřenému ohni a odolnost vůči olejům a chemikáliím. 

Rozdíl mezi průmyslovými a kancelářskými protokoly

Když připojujete ethernetový kabel v kanceláři, nemusíte vědět, co se uvnitř kabelu děje. V průmyslu nejsou všechny ethernetové protokoly kompatibilní, takže musíte vědět něco víc. Protokol je jazykem, který zařízení využívají ke komunikaci po ethernetovém kabelu. Protokoly se často používají ve vrstvách, přičemž protokol na nízké úrovni poskytuje základ protokolu na vysoké úrovni. Protože průmyslové aplikace mají odlišné potřeby než sítě budov/kanceláří/domácností, existují protokoly, které vyhovují těmto potřebám, a každý z nich má své kompromisy. Pokud je průmyslový protokol definován nad široce používaným protokolem (často TCP/IP), lze použít standardní architektury a hardware.

Pokud je protokol definován na nízké úrovni (položený na několika dalších protokolech), mohou být možnosti architektury a hardwaru omezeny. Dalším kompromisem mezi těmito dvěma širokými kategoriemi je výkon. Protokol nízké úrovně bude obvykle determinističtější než protokol vysoké úrovně.

V praxi je ethernetový protokol obvykle dán volbou programovatelného automatu (PLC). Každý výrobce PLC má své preference, a i když někteří nabízejí několik možností, nejlepší výsledky (nejjednodušší implementace, nejlepší podpora) obvykle přicházejí s dodržováním standardu tohoto výrobce.

Jon Breen je zakladatel/vlastník společnosti Breen Machine Automation Services, obsahový partner vydavatelství Control Engineering. Upravil Mark T. Hoske, obsahový ředitel časopisu Control Engineering, CFE Media and Technology, Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript..

Control Engineering Česko

Control Engineering Česko je přední časopis o průmyslové automatizaci. Je vydáván v licenci amerického Control Engineering, které poskytuje novinky z této oblasti více než 60 let.

www.controlengcesko.com