Các công cụ trên nền Ethernet

Các công cụ trên nền Ethernet Từ lâu chúng ta đã xem xét đến một trong những ngăn cách lớn nhất của ngành tự động hóa công nghiệp đó là mở rộng kết nối Ethernet dưới rào cản PLC. Trong khi việc mở rộng Ethernet sang PLC, hoặc khối vào ra DCS I/O rất phổ biến, ý tưởng sử dụng Ethernet kết nối với sensor riêng biệt hoặc sensor trong các quy trình tương đối hiếm. Nhưng sự đánh giá này đang thay đổi. Ông Brian Oulton, giám đốc kinh doanh mạng của hãng Rockwell Automation cho biết, người sử dụng luôn yêu cầu phải có một mạng chung sử dụng được cho mọi tiện ích. Khi đánh giá mạng ở mức độ linh kiện, khách hàng và nhà cung cấp thường đặt ra câu hỏi và xem xét nhiều yếu tố bao gồm giá cả, khả năng sử dụng trong môi trường khắc nghiệt, khả năng lựa chọn tiện ích giải trí, topo mạng, sức mạnh của giao thức. Tính phổ biến, các tiêu chuẩn, khả năng thương mại cũng như khả năng ứng dụng trong ngành công nghiệp đang ngày càng mở rộng giúp giảm đáng kể chi phí để ứng dụng mạng EtherNet/IP nhúng trong các công cụ. Ngày nay, giá thành mạng Ethernet/IP gần tới giá của mạng truyền thống như Foundation Fieldbus và Profibus PA. Carl Henning, phó giám đốc của tổ chức thương mại Profibus thường đề xuất việc sử dụng nhiều công cụ cho ứng dụng mạng. Thời kỳ sử dụng các linh kiện trên nền Ethernet đang đến, theo Carl Henning, giá cả không thành vấn đề khi nhiều người sử dụng thì giá thành sẽ giảm, khi giá thành giảm nhiều ứng dụng đưa mạng Ethernet công nghiệp trong các linh kiện hơn nữa. Tuy nhiên những hạn chế nên xem xét đó là môi trường làm việc, chúng ta cần những công cụ thật sự an toàn, và khi chúng ta cần linh kiện an toàn và các lớp phía trên liên kết với Ethernet phải thật sự đơn giản. Vẫn còn câu hỏi đang đặt ra là sẽ có nhiều khách hàng yêu cầu kết nối Ethernet đủ để thúc đẩy các nhà sản xuất tạo ra chúng? Trong khi mạng Ethernet và PoE đang mở rộng tới các thiết bị ứng dụng trong nhà, văn phòng, thiết bị môi trường thương mại thì ứng dụng trong công nghiệp còn hiếm. Có một vài hạn chế như sau: Trên: Một bộ tập kết dữ liệu thông tin từ nhiều Phí phạm băng thông: Hầu hết dữ liệu lối ra của các sensor trong quá trình xử lý và sensor riêng biệt không lớn, nên chúng không cần sử dụng băng thông rộng của Ethernet. Theo ông Charles Larson, giám đốc công nghệ của Moore cho biết, lợi ích đầu tiên của Ethernet đem lại là có thể xuất ra một lượng dữ liệu lớn một cách nhanh chóng. Đối với những sensor xử lý thông thường ví dụ như bộ phát áp suất hay nhiệt độ, dữ liệu thay đổi chậm nên lợi thế mạnh của Ethernet trong trường hợp này vô giá trị. Khi so sánh với tuỳ chọn khác như HART, Fieldbus, Profibus, Ethernet yêu cầu bộ vi xử lý nhanh hơn, đắt tiền hơn. Ngoài ra còn cần thêm ít nhất 100m dây cáp kết nối mà không cần bộ lặp lại. Tăng giá thành vì phải sử dụng thêm bộ phát Với băng thông của Ethernet yêu cầu linh kiện điện tử tinh vi, phức tạp hơn và bộ phát cũng đắt tiền hơn so với mong muốn của khách hàng. So với cách đây vài năm sự khác biệt về giá cả đã giảm bớt tuy nhiên nó vẫn là một rào cản lớn. Hạn chế làm việc trong môi trường khắc nghiệt: Một khía cạnh làm giảm khả năng ứng dụng là Ethernet không thực sự an toàn. Nhiều nền tảng truyền thống như linh kiện khác và sẽ gửi dữ liệu quay trở lại thông qua một cáp Ethernet, nguồn Moore Industries Dưới: Linh kiện này sử dụng trong các ứng dụng Robot, có thể truyền dữ liệu thông qua mạng Ethernet nhưng nó rất hiệu quả vì tích hợp 6 chức năng trong một. Foundation Fieldbus, Profibus PA hoạt động tốt hơn trong môi trường khắc nghiệt. Khả năng thích hợp với phần cứng DCS và PLC I/O Hệ điều khiển thông thường, trong cả ứng dụng rời rạc hay trong quá trình xử lý đều không tích hợp thiết bị vào ra I/O trong trường hợp nhiều thiết bị trên cơ sở Ethernet. Trong khi hầu hết hệ thống đều rất linh hoạt khi chấp nhận nhiều loại tín hiệu lối vào khác nhau thông qua card I/O thích hợp. Rất ít khả năng chấp nhận tín hiệu lối vào Ethernet trực tiếp khi có hàng trăm và sau này là hàng nghìn linh kiện. Điều này cũng phản ánh một thực tế thiếu sót yêu cầu từ phía người sử dụng hơn là việc ép buộc tính năng kỹ thuật cụ thể. Đây là vấn đề thuộc về phần ứng dụng. Hệ thống dây mạng Topology Mạng Ethernet kết nối tương tự như việc kết nối tương tự theo topo hình sao. Đây là một nhược điểm so với fieldbus. Tuy nhiên một vài nền tảng cho phép kết nối thêm chuyển mạch hai cổng Ethernet cho mỗi thiết bị thuận lợi cho một topo tuyến tính. Tính chất riêng biệt của PoE Trước đây PoE không thích hợp với các linh kiện công nghiệp và các mức năng lượng có sẵn thấp hơn của fieldbus đưa ra. Cải tiến PoE Nằm trong kế hoạch cải tiến PoE là việc sẽ cho ra mắt PoE+ tiêu chẩn IEEE 802.3 hỗ trợ 25.5W và thậm chí ở mức năng lượng 40W. Ít nhất có một công ty là công ty bán dẫn ON bắt đầu có ý định sản xuất các thiết bị hỗ trợ và đang trông đợi việc hoàn thiện bản thiết kế cuối cùng. Có nhiều linh kiện biên dịch thông tin từ một nhóm các thiết bị và sensor từ xa không sử dụng nguồn cấp điện. Một cấu hình chung bao gồm chuyển tiếp I/O sẽ thu thập dữ liệu từ một nhóm các thiết bị thông thường như sensor xử lý, và gửi dữ liệu trở lại trên một dây cáp Ethernet. Ví dụ như công ty Công nghiệp Moore và Dataforth tạo các bộ thu I/O từ xa có thể gom và xử lý thông tin từ các thiết bị từ xa rồi gửi lại trên một cáp Ethernet. Nhưng không cần phải sử dụng bộ nguồn cho linh kiện sử dụng PoE. Tất cả mọi người cho rằng, có sẵn các linh kiện trên cơ sở Ethernet, đặc biệt với lối ra phức tạp. Máy phân tích trong ứng dụng xử lý là một ví dụ phổ biến. Trong thế giới ngành công nghiệp rời rạc, các sensor phức tạp như thiết bị đo lực hoặc momen xoắn trong ứng dụng robot có thể truyền dữ liệu thông qua Ethernet và vận hành trên PoE. Linh kiện phát ra sáu thông số (lực và momen quay cho ba chiều x,y,z) và có thể cấu hình thông qua giao diện Web. So sánh với sensor thông thường, nó tương đương với bộ truyền áp suất 6 thành phần. Hiện nay, trong một số lĩnh vực công nghiệp, công cụ trên nền Ethernet đang được phát triển âm thầm. Ví dụ, một giao thức truyền thống liên quan tới thiết bị tương tự đã được mở rộng thành mạng không dây và Ethernet sơ khai. “Quĩ truyền thông HART tiếp tục phát triển đưa nền công nghệ tiến lên phía trước” Ed Ladd, giám đốc chương trình công nghệ của quỹ cho biết. Chúng ta cần mở rộng thông số kỹ thuật của giao diện cổng để có thể bao phủ ứng dụng HART lên mạng cơ sở IP (TCP/UDP). Bước tiếp theo này cho phép các linh kiện HART sử dụng PoE có thể tích hợp ngay tức khắc trong hệ thống máy chủ HART. Mặc dù việc thêm tiêu chuẩn này sẽ hoàn thiện hơn nhưng vẫn phải cần sự thông qua của các thành viên khác. Hiện tại, Ethernet vẫn chưa phải là một đối thủ mạnh dưới rào cản PLC, tuy nhiên sẽ là thiếu sót nếu không tính đến sự có mặt của nền Ethernet.