การใช้อีเทอร์เน็ตอุตสาหกรรมกำลังแพร่หลายมากขึ้นเรื่อยๆ และอุตสาหกรรมก็เริ่มคุ้นเคยกับอีเธอร์เน็ตอุตสาหกรรมมากขึ้น ในบทความก่อนหน้านี้ ฉันมีคำแนะนำมากมายเกี่ยวกับอีเทอร์เน็ตอุตสาหกรรม ในบทความนี้ ผมจะอธิบายอย่างละเอียดเกี่ยวกับอีเทอร์เน็ตอุตสาหกรรมหลัก 6 ประเภท หากคุณสนใจ Industrial Ethernet คุณอาจต้องการอ่านต่อ
ปัจจุบันมาตรฐานอีเธอร์เน็ตอุตสาหกรรมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมีหกประเภทดังต่อไปนี้:
(1) MODBUSTCP/ไอพี
Schneider Electric ได้นำโซลูชันระบบอัตโนมัติสำหรับการทำงานร่วมกันที่ใช้อีเธอร์เน็ตอุตสาหกรรม-มาเป็นกลยุทธ์การพัฒนา ระบบ MODBUS สามารถอัพเกรดเป็น MODBUSTCP/IP ได้อย่างง่ายดาย โดยไม่จำเป็นต้องให้ผู้ใช้ลงทุนใหม่ในระบบเดิม ในกรณีที่ใช้การเชื่อมต่อแบบอนุกรม MODBUS เช่น RS485 สามารถจัดหาผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้องเพื่ออัปเดตหรืออัพเกรดระบบ MODBUS ที่มีอยู่เป็น MODBUSTCP/IP ได้อย่างง่ายดาย หากใช้เครือข่ายอื่น ก็เป็นไปได้ที่จะรวมหรืออัพเกรดเป็นระบบอีเทอร์เน็ตโดยใช้เกตเวย์ที่เกี่ยวข้อง
(2) อีเทอร์เน็ต/ไอพี
อีเทอร์เน็ต/IP เป็นโปรโตคอลชั้นแอปพลิเคชันทางอุตสาหกรรมสำหรับการใช้งานระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม เป็นโปรโตคอลอุตสาหกรรมอีเธอร์เน็ตที่สร้างขึ้นโดย Rockwell Automation ซึ่งส่วนใหญ่ส่งเสริม ControlNet fieldbus สำหรับการเข้าสู่อีเธอร์เน็ตในด้านระบบอัตโนมัติ สร้างขึ้นบนโปรโตคอล UDP/IP และ TCP/IP มาตรฐาน และใช้ฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์อีเธอร์เน็ตแบบคงที่เพื่อกำหนดโปรโตคอลเลเยอร์แอปพลิเคชันสำหรับการกำหนดค่า การเข้าถึง และการควบคุมอุปกรณ์ระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม โปรโตคอลอีเทอร์เน็ต/IP ประกอบด้วยสามส่วน: IEEE802.3 Physical Layer, Data Link Layer Standard Protocol และ Control and Information Protocol (CIP)
(3) อีเธอร์เน็ตพาวเวอร์ลิงค์
EthernetPOWERLINK เป็นเทคโนโลยีในการแก้ปัญหาการรับส่งข้อมูลแบบเรียลไทม์-ในด้านการควบคุมทางอุตสาหกรรมและการได้มาซึ่งข้อมูลบนสื่ออีเทอร์เน็ตมาตรฐาน EthernetPOWERLINK มีความเร็ว-สูงและอินเทอร์เฟซแบบเปิดของอีเทอร์เน็ต เช่นเดียวกับคำจำกัดความข้อมูล SDO และ PDO ที่ดีของ CANopen ในด้านอุตสาหกรรม ซึ่งหมายความว่า POWERLINK เป็นทางออกที่ดีที่สุดสำหรับปัญหาการส่งข้อมูลแบบเรียลไทม์-บนอีเทอร์เน็ต และอาจกล่าวได้ว่า POWERLINK เป็นทางออกที่ดีที่สุดสำหรับปัญหาการรับส่งข้อมูลแบบเรียลไทม์- บนอีเทอร์เน็ต ในแง่หนึ่ง POWERLINK คือ CANopen บนอีเทอร์เน็ต เลเยอร์กายภาพและเลเยอร์ดาต้าลิงก์ใช้สื่ออีเธอร์เน็ต ในขณะที่เลเยอร์แอปพลิเคชันยังคงโครงสร้างเดิมของพจนานุกรมวัตถุ SDO และ PDO
(4) กำไรสุทธิ
PROFINET คือมาตรฐานบัสระบบอัตโนมัติรุ่นใหม่ที่ใช้เทคโนโลยีอีเทอร์เน็ตอุตสาหกรรมที่นำมาใช้โดย PROFIBUS International Organisation PROFINET ครอบคลุมหัวข้อยอดนิยมในปัจจุบันในระบบอัตโนมัติ เช่น -อีเทอร์เน็ตแบบเรียลไทม์ การควบคุมการเคลื่อนไหว ระบบอัตโนมัติแบบกระจาย -ความปลอดภัยและความปลอดภัยของเครือข่ายที่ล้มเหลว ฯลฯ และในฐานะที่เป็นเทคโนโลยีของซัพพลายเออร์-ข้ามสาย จึงเข้ากันได้อย่างสมบูรณ์กับอีเทอร์เน็ตอุตสาหกรรมและเทคโนโลยี fieldbus ที่มีอยู่ (เช่น PROFIBUS) ซึ่งทำให้ระบบอัตโนมัติสามารถบูรณาการเข้ากับ ระบบอัตโนมัติและเพื่อให้สามารถจัดหาโซลูชั่นที่ดีที่สุดสำหรับระบบอัตโนมัติได้ PROFIBUS) เพื่อปกป้องการลงทุนที่มีอยู่
(5) เซอร์โคซีไอ
Sercos (SerialRealTImeCommunicaTIonSystem) ได้รับความนิยมในด้านการใช้งานระบบอัตโนมัติในโรงงาน (เหมาะสำหรับวิศวกรรมเครื่องกลและการก่อสร้าง) มานานกว่า 25 ปี sercsIII เป็นโปรโตคอลรุ่นที่สาม-ที่พัฒนาขึ้นในปี 2003 โปรโตคอลการสื่อสารที่มีประสิทธิภาพสูงและกำหนดไว้ได้รวมการแลกเปลี่ยนข้อมูลแบบเรียลไทม์-ของอินเทอร์เฟซ Sercos กับอีเทอร์เน็ต SERCOSIII เป็นการผสมผสานระหว่างกลไกการสื่อสารที่ได้รับการพิสูจน์แล้วของ SERCOS และอีเทอร์เน็ตอุตสาหกรรม พร้อมด้วยคุณลักษณะ-เวลาจริงของ SERCOS และคุณลักษณะ ของอีเธอร์เน็ต
(6) อีเธอร์แคท
EtherCAT เดิมพัฒนาโดย Pepperl+Fuchs Automation GmbH ได้สร้างมาตรฐานใหม่สำหรับประสิทธิภาพแบบเรียลไทม์และความยืดหยุ่นของโทโพโลยี{1}} และในขณะเดียวกันก็ตอบสนองและยังลดต้นทุนการใช้ fieldbus อีกด้วย etherCAT โดดเด่นด้วยการซิงโครไนซ์อุปกรณ์ที่มีความแม่นยำสูง- การสำรองสายเคเบิลเสริม และโปรโตคอลความปลอดภัยในการทำงาน (SIL3)
ขึ้นอยู่กับวิธีการใช้งานอุปกรณ์ทาส อีเธอร์เน็ตอุตสาหกรรมสามารถแบ่งได้เป็นสามประเภท:
ประเภทที่ 1:การใช้ฮาร์ดแวร์วัตถุประสงค์ทั่วไป-และโปรโตคอล TCP/IP มาตรฐาน Modbus/TCP, PROFInet/CbA และ Ethernet/IP ล้วนใช้แนวทางนี้ การใช้โปรโตคอล TCP/IP มาตรฐานและตัวควบคุมอีเทอร์เน็ต-วัตถุประสงค์ทั่วไป ข้อมูล-แบบเรียลไทม์ทั้งหมด (เช่น ข้อมูลการประมวลผล) และข้อมูลที่ไม่ใช่-ข้อมูลจริง- (เช่น ข้อมูลการกำหนดค่าพารามิเตอร์) จะถูกส่งผ่านโปรโตคอล TCP/IP ข้อดีคือต้นทุนต่ำ ใช้งานง่าย และเข้ากันได้กับอีเทอร์เน็ตมาตรฐานอย่างสมบูรณ์ ผลิตภัณฑ์บางอย่างอาจเปลี่ยนแปลงหรือเพิ่มประสิทธิภาพโปรโตคอล TCP/IP เพื่อประสิทธิภาพที่ดีขึ้นในการใช้งานเฉพาะเจาะจง แต่ประสิทธิภาพแบบเรียลไทม์{12}}มักถูกจำกัดโดยโครงสร้างพื้นฐานเสมอ
ประเภทที่ 2:การใช้ฮาร์ดแวร์สำหรับวัตถุประสงค์ทั่วไป-และคำจำกัดความของโปรโตคอลการส่งข้อมูลแบบเรียลไทม์- EthernetPowerlink, PROFInet/RT ใช้แนวทางนี้ ใช้ตัวควบคุมอีเทอร์เน็ต-วัตถุประสงค์ทั่วไป แต่ไม่ได้ใช้โปรโตคอล TCP/IP เพื่อส่งข้อมูลแบบเรียลไทม์- แต่จะกำหนดโปรโตคอลการส่งข้อมูลแบบเรียลไทม์-เฉพาะทางซึ่งรวมถึงชั้น-เวลาจริงเพื่อส่งข้อมูลที่มีข้อกำหนดเวลาจริงสูง- และสแต็กโปรโตคอล TCP/IP อาจยังคงมีอยู่สำหรับการส่งข้อมูลที่ไม่ใช่เวลาจริง- แต่การอ่านอีเทอร์เน็ตถูกจำกัดโดย ชั้นเรียลไทม์-เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ-เรียลไทม์ ข้อดีของสถาปัตยกรรมนี้คือประสิทธิภาพ-แบบเรียลไทม์ที่สูงกว่า และความเข้ากันได้ของฮาร์ดแวร์กับ-อีเทอร์เน็ตสำหรับวัตถุประสงค์ทั่วไป
ประเภทที่สาม:การใช้ฮาร์ดแวร์เฉพาะและโปรโตคอลการส่งข้อมูลแบบเรียลไทม์-ที่กำหนดเอง etherCAT, PROFInet/IRT, SERCOS-III ใช้แนวทางนี้ วิธีการนี้ใช้ตัวควบคุมอีเทอร์เน็ตที่เป็นกรรมสิทธิ์เพิ่มเติมจากประเภทที่สองเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานให้ดียิ่งขึ้น ข้อดีคือประสิทธิภาพแบบเรียลไทม์-สูง แต่ข้อเสียคือต้นทุนสูงและจำเป็นต้องใช้ชิปโปรโตคอล สวิตช์ ฯลฯ ที่เป็นกรรมสิทธิ์