إيثرنت الصناعية
إيثرنت الصناعية ( IE ) هو استخدام إيثرنت في بيئة صناعية مع بروتوكولات توفر الحتمية والتحكم في الوقت الفعلي. [1] تتضمن بروتوكولات إيثرنت الصناعية EtherCAT و EtherNet/IP و PROFINET و POWERLINK و SERCOS III و CC-Link IE و Modbus TCP . [1] [2] تستخدم العديد من بروتوكولات إيثرنت الصناعية طبقة التحكم في وصول الوسائط المعدلة (MAC) لتوفير زمن انتقال وحتمية منخفضين. [1] توفر بعض المعالجات الدقيقة دعم إيثرنت الصناعية.
يمكن أن يشير مصطلح إيثرنت الصناعي أيضًا إلى استخدام بروتوكولات إيثرنت القياسية مع موصلات متينة ومفاتيح درجة حرارة ممتدة في بيئة صناعية ، للأتمتة أو التحكم في العمليات . يجب تصميم المكونات المستخدمة في مناطق عمليات المصنع للعمل في بيئات قاسية من درجات الحرارة القصوى والرطوبة والاهتزاز التي تتجاوز النطاقات المخصصة لمعدات تكنولوجيا المعلومات المخصصة للتثبيت في بيئات خاضعة للرقابة. يقلل استخدام متغيرات إيثرنت الألياف الضوئية من مشاكل الضوضاء الكهربائية ويوفر عزلًا كهربائيًا.
ركزت بعض الشبكات الصناعية على التسليم الحتمي للبيانات المنقولة، في حين استخدمت شبكة الإيثرنت خاصية اكتشاف التصادم ، الأمر الذي جعل تقدير وقت نقل حزم البيانات الفردية أمرًا صعبًا مع زيادة حركة المرور على الشبكة. وعادةً ما تستخدم الاستخدامات الصناعية لشبكة الإيثرنت معايير الإرسال الكامل والطرق الأخرى حتى لا تؤثر التصادمات بشكل غير مقبول على أوقات النقل.
بيئة التطبيق
يتطلب الاستخدام الصناعي مراعاة البيئة التي يجب أن تعمل فيها المعدات. يجب أن تتحمل معدات المصنع نطاقًا أوسع من درجات الحرارة والاهتزاز والتلوث المادي والضوضاء الكهربائية مقارنة بالمعدات المثبتة في خزائن الأسلاك المخصصة لتكنولوجيا المعلومات . نظرًا لأن التحكم في العمليات الحرجة قد يعتمد على رابط Ethernet، فقد تكون التكلفة الاقتصادية للمقاطعات عالية وبالتالي فإن التوافر العالي هو معيار أساسي. يجب أن تتفاعل شبكات Ethernet الصناعية مع كل من الأنظمة الحالية والقديمة، ويجب أن توفر أداءً يمكن التنبؤ به وقابلية للصيانة. بالإضافة إلى التوافق المادي وبروتوكولات النقل منخفضة المستوى، يجب أن يوفر نظام Ethernet الصناعي العملي أيضًا قابلية التشغيل البيني لمستويات أعلى من نموذج OSI . يجب أن توفر الشبكة الصناعية الأمان من الاختراقات من خارج المصنع، ومن الاستخدام غير المقصود أو غير المصرح به داخل المصنع. [3]
عندما يتعين على شبكة صناعية الاتصال بشبكة مكتبية أو شبكات خارجية، يمكن إدراج نظام جدار حماية للتحكم في تبادل البيانات بين الشبكات. يحافظ فصل الشبكة هذا على أداء الشبكة الصناعية وموثوقيتها.
غالبًا ما تكون البيئات الصناعية أكثر قسوة، وغالبًا ما تكون عرضة لرذاذ الزيت ورذاذ الماء والاهتزازات الفيزيائية، لذلك غالبًا ما تتطلب شبكة إيثرنت الصناعية موصلًا أكثر متانة ومقاومة للماء على أحد طرفي كبل Cat 5 أو Cat 6 أو كليهما ، مثل موصلات M12 أو موصلات M8، بدلاً من موصلات 8P8C المستخدمة عادةً في المنازل والشركات. [4] [5]
المزايا والصعوبات
تتواصل وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLCs) باستخدام أحد البروتوكولات المفتوحة أو الخاصة العديدة المحتملة، مثل EtherNet/IP أو EtherCAT أو Modbus أو Sinec H1 أو Profibus أو CANopen أو DeviceNet أو FOUNDATION Fieldbus . إن فكرة استخدام Ethernet القياسي تجعل هذه الأنظمة أكثر قابلية للتشغيل المتبادل .
تتضمن بعض المزايا مقارنة بأنواع الشبكات الصناعية الأخرى ما يلي:
- زيادة السرعة من 9.6 كيلوبت/ثانية مع RS-232 إلى 1 جيجابت/ثانية مع Gigabit Ethernet
- القدرة على استخدام كابلات Cat5e / Cat6 المنتشرة في كل مكان
- خيار استخدام الألياف الضوئية لزيادة المسافة
- القدرة على استخدام أجهزة الشبكات القياسية للاتصالات السلكية واللاسلكية
- القدرة على وجود أكثر من عقدتين على الرابط، وهو أمر كان ممكنًا مع RS-485 ولكن ليس مع RS-232
- إمكانية استخدام بنيات نظير إلى نظير بدلاً من بنيات العميل والخادم
- تحسين التوافق بين الأجهزة
تتضمن صعوبات استخدام الإيثرنت الصناعية ما يلي:
- نقل الأنظمة الحالية إلى بروتوكول جديد
- قد يتأثر الأداء في الوقت الفعلي بالنسبة للبروتوكولات التي تستخدم TCP
- التعقيد الإضافي المرتبط بتكنولوجيا الشبكة
- يبلغ الحد الأدنى لحجم إطار Ethernet 64 بايتًا، في حين أن أحجام بيانات الاتصالات الصناعية النموذجية قد تكون أقرب إلى 1-8 بايت. تؤثر هذه النفقات العامة للبروتوكول على كفاءة نقل البيانات.
انظر أيضا
- الطبقة الفيزيائية المتقدمة
- إيثرنت السيارات
- شبكة الحاسوب
- نظام التحكم الموزع
- حافلة الحقل
- واجهة الإنسان والآلة
- بروتوكول تكرار الوسائط
- مودبوس
- بروتوكول التكرار المتوازي
- التحكم في العملية
- وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة
- سكادا
مراجع
- ^ abc Lin, Zihong (2018). نظرة داخلية على بروتوكولات الاتصالات الصناعية عبر الإيثرنت (المراجعة ب) (PDF) . Texas Instruments.
- ^ Zurawski, Richard (2014). Industrial Communication Technology Handbook (Second ed.). CRC Press. ISBN 978-1482207323.
- ^ بيري إس مارشال، جون إس رينالدي (2004). كيفية التخطيط لشبكات TCP/IP Ethernet وتثبيتها وصيانتها . ISA. ISBN 1-55617-869-7 . ص 1-4.
- ^ "دليل ميداني: الاتصال الصناعي عبر شبكة إيثرنت". 2017.
- ^ ديتمار رورينج. "أنظمة اتصال إيثرنت M12 مقابل RJ45". 2014.
روابط خارجية
- مجموعة استشارية لشبكات إيثرنت الصناعية
- Lammermann.eu: Ethernet كتكنولوجيا في الوقت الفعلي
| السرعات | |
|---|---|
| عام | |
| المنظمات | |
| وسائط | |
| تاريخي | |
| التطبيقات | |
| أجهزة الإرسال والاستقبال | |
| الواجهات | |
| |
