I. Johdanto
Teollisuusautomaation alalla viestintätekniikan valinnalla on kriittinen vaikutus järjestelmän suorituskykyyn, luotettavuuteen ja kustannuksiin. Fieldbus ja Industrial Ethernet ovat kaksi yleisesti käytettyä viestintätekniikkaa, joilla on erillinen rooli teollisuusautomaatiossa. Tämä artikkeli tarjoaa yksityiskohtaisen johdannon molempiin teknologioihin ja tutkii niiden eroja.
II. Kenttäväylän yleiskatsaus
Määritelmä
Fieldbus on sarjamuotoinen, digitaalinen, monipistetietoliikenneväylä, joka on asennettu prosessialueen kenttälaitteiden/instrumenttien ja valvomossa olevien automaattisten ohjauslaitteiden/järjestelmien välille. Se toimii verkkojärjestelmänä ja ohjausjärjestelmänä, jossa yksittäiset, hajautetut, digitaaliset ja älykkäät mittaus- ja ohjauslaitteet toimivat verkon solmuina. Nämä solmut on kytketty toisiinsa väylän kautta tietojen vaihtamiseksi ja yhdessä suorittamaan automaattisia ohjaustoimintoja. Kenttäväylätekniikka edustaa teollisuuden -tason verkkoviestintätekniikkaa, joka mahdollistaa digitaalisen viestinnän kenttätason-ohjauslaitteiden välillä. Se symboloi digitaalista vallankumousta teollisuuden-tason laiteviestinnässä.
Ominaisuudet
Fieldbus tarjoaa joukon merkittäviä etuja, kuten yksinkertaisuutta, luotettavuutta ja kustannustehokkuutta. Se koskee ensisijaisesti digitaalista viestintää kenttälaitteiden, kuten älykkäiden instrumenttien, ohjaimien ja toimilaitteiden välillä teollisissa olosuhteissa, sekä tiedonsiirtoa näiden kenttäohjauslaitteiden ja korkeamman tason ohjausjärjestelmien välillä. Fieldbus on teollisuustietoväylä, joka toimii automaation taustalla olevana tietoliikenneverkkona.
Päätyypit
Kenttäväylä kattaa useita tyyppejä, mukaan lukien PROFIBUS, EtherCAT, Lightbus, Interbus, CANopen, ControlNet, SERCOS-liitäntä, Ethernet ja PROFINET. Jokaisella väylällä on ainutlaatuiset ominaisuudet ja sovellusalueet, joiden avulla käyttäjät voivat valita sopivan väylätyypin erityisten vaatimusten perusteella.
III. Yleiskatsaus teolliseen Ethernetiin
Määritelmä
Industrial Ethernet on vankka alue- ja yksikköverkko, joka perustuu IEEE 802.3:een (Ethernet). Se soveltaa Ethernet-tekniikkaa teollisuusautomaatioon ja tarjoaa saumattoman integraation uuteen multimediamaailmaan. Industrial Ethernet ei sovellu vain toimistoympäristöihin, vaan soveltuu myös tuotanto- ja prosessiautomaatioon.
Ominaisuudet
Industrial Ethernet tarjoaa korkean luotettavuuden, suuren kaistanleveyden, helpon skaalautuvuuden, vahvan yhteentoimivuuden, kätevän hallinnan ja laajan sovellettavuuden. Se käyttää redundanssimekanismeja ja erittäin luotettavia verkkotopologioita varmistaakseen tiedonsiirron luotettavuuden ja vakauden. Lisäksi Industrial Ethernet käyttää nopeaa-siirtotekniikkaa, joka tarjoaa nopeat tiedonsiirto- ja käsittelyominaisuudet, jotka tukevat reaaliaikaista-tiedonsiirtoa ja nopeaa-ohjausta. Lisäksi Industrial Ethernet käyttää standardoituja viestintäprotokollia, joiden avulla eri laitteet voivat kommunikoida ja tehdä yhteistyötä saumattomasti, mikä parantaa yhteentoimivuutta ja yhteensopivuutta.
Verkon kokoonpano
Tyypillinen Industrial Ethernet -ympäristö sisältää verkkokomponentteja, yhteyskomponentteja, tietoliikennevälineitä ja Industrial Ethernet -tietoliikenneprosessoreja PLC-ohjaimissa ja PG/PC:issä. Nämä komponentit muodostavat yhdessä Industrial Ethernet -infrastruktuurin, joka tukee tiedonsiirtoa ja käsittelyä.
IV. Kenttäväylän ja teollisuus Ethernetin erot
Viestintämenetelmä
Fieldbus käyttää väylärakennetta, joka yhdistää useita laitteita yhden väylän kautta tiedonsiirron ja tiedonvaihdon helpottamiseksi. Teollinen Ethernet käyttää kuitenkin tähti-, rengas- tai puutopologioita, jotka yhdistävät useita laitteita kytkimien ja vastaavien laitteiden avulla viestinnän ja tiedonvaihdon mahdollistamiseksi.
Viestintänopeus
Kenttäväylä käyttää tyypillisesti sarjaliikennettä suhteellisen alhaisilla nopeuksilla, yleensä alle 10 Mbps. Teollinen Ethernet hyödyntää rinnakkaisliikennettä suuremmilla nopeuksilla, tyypillisesti 100 Mbps tai enemmän. Tämä antaa Industrial Ethernet -etuja suurten tietomäärien käsittelyssä ja{4}}nopeiden ohjaussovellusten käsittelyssä.
Reaaliaikainen-ominaisuus
Kenttäväyläjärjestelmillä on tyypillisesti vahva reaaliaikainen{0}}suorituskyky, joka täyttää teollisuusautomaation reaaliaikaiset-ohjausvaatimukset. Teollisella Ethernetillä on kuitenkin suhteellisen heikommat reaaliaikaiset-ominaisuudet, ja se vaatii usein erikoistekniikoita ja protokollia reaaliaikaisen-suorituskyvyn parantamiseksi. Teknologisen kehityksen ja protokollien optimoinnin ansiosta Industrial Ethernetin reaaliaikaiset-ominaisuudet paranevat kuitenkin jatkuvasti.
Tietojen määrä
Kenttäväyläjärjestelmät sopivat tyypillisesti sovelluksiin, joissa datamäärä on pienempi, kun taas Industrial Ethernet soveltuu paremmin skenaarioihin, joissa datamäärä on suurempi. Teollisuusautomaatiojärjestelmissä tietomäärien kasvaessa ja reaaliaikaisten-vaatimusten tiukentuessa myös Industrial Ethernetin sovellusalue laajenee.
Topologia
Kenttäväyläjärjestelmät käyttävät tyypillisesti väylätopologiaa, jonka rakenne on suhteellisen yksinkertainen. Teollinen Ethernet käyttää kuitenkin tähti-, rengas- tai puutopologioita, jotka ovat monimutkaisempia. Tämä monimutkaisuus mahdollistaa suuremman joustavuuden ja käyttömukavuuden laajennettaessa tai päivitettäessä Industrial Ethernet -järjestelmiä.
V. Johtopäätös
Sekä kenttäväylä että teollinen Ethernet ovat elintärkeitä viestintätekniikoita teollisuusautomaatiossa. Jokaisella on omat ominaisuudet ja edut, jotka sopivat erilaisiin sovellusskenaarioihin ja -vaatimuksiin. Viestintätekniikkaa valittaessa on otettava kattavasti huomioon erityiset sovellustarpeet, järjestelmän mittakaava, datamäärä ja reaaliaikaiset{2}}suorituskykyvaatimukset. Teknologian kehittyessä ja sovellusten syveneessä kenttäväylällä ja teollisuus-Ethernetillä on jatkossakin merkittävä rooli teollisuusautomaatiossa.