Šiuolaikinėje pramoninėje aplinkoje sudėtingos automatizavimo architektūros ir įvairios gamybos technologijos yra paplitusios visose pramonės sistemose, visose sujungtose pramoniniais tinklais. Stabilus tinklo ryšys yra labai svarbus normaliam pramoninių sistemų veikimui.
Skirtingai nei eterneto diegimas komercinėje ar vartotojų aplinkoje, pramoninė Ethernet aplinka kelia papildomų fizinių ir elektromagnetinių iššūkių. Pramoninio-laipsnio Ethernet PHY keliami itin griežti temperatūros tolerancijos, įtampos šuolių, delsos reikalavimų ir tinklo greičio reikalavimai.
Vėlavimo įtaka pramonės automatizavimui
Pramoninėse Ethernet sistemose yra daug vėlavimo šaltinių. Kai kuriuos vėlavimus sukelia fizinės jungtys, paprastai laidai ir PCB jungtys. Duomenys taip pat vėluoja, kai jie pereina per PHY, MAC, jungiklius ir kitus tinklo ryšio komponentus. Vėlavimas taip pat yra svarbus atskaitos rodiklis renkantis PHY.
Pramonės automatikos tinklo architektūra, TI
Nors IEEE 802.3 standartų serija ir toliau tobulėja, nėra aiškios specifikacijos, kiek laiko reikia duomenų paketui pereiti per PHY. Tačiau delsa gali tiesiogiai paveikti gamyklos automatizavimo programas realiuoju laiku-. Kadangi delsa nėra nei apibrėžta eterneto reikšmė, nurodyta IEEE 802.3 standarte, nei būdinga sinchroninė arba kartojama Ethernet reikšmė, todėl Ethernet ir gamyklos automatizavimo programų atjungimas turi būti sprendžiamas naudojant kruopščią Ethernet fizinio lygmens įrenginių (PHY) architektūrą.
Nepriklausomai nuo tinklo topologijos ar pramoninių protokolų, šie protokolai turi bendrą tikslą: užtikrinti tikslų skirtingų pramoninio tinklo mazgų valdymą. Tai galima pasiekti siunčiamų ir gautų paketų{1}}antspaudavimu ir naudojant šias laiko žymas tinklo laikui sinchronizuoti tinklo mazguose. Tinklo laikas yra dalijamas protokolu paketinių duomenų viduje, o kiekvieno mazgo laiko žymos vienetas pažymi tą laiką. Bet koks laiko žymos pakeitimas sumažina sistemos tikslumą. Ilgesnės delsos taip pat apriboja dažnumą, kuriuo paketai gali naudoti laiko žymes, ir apriboja tinkle leidžiamų mazgų skaičių. Todėl vėlavimai turi būti kiek įmanoma sumažinti.
Pramoninis eternetas PHY - Dela
Pramoninės automatikos judesio valdymo programoms, kurioms reikalingas tikslus valdymas, ciklo trukmė paprastai turi būti dešimtys mikrosekundžių. Šiais lygiais vėlavimas per kiekvieną tinklo komponentą yra labai svarbus. Eterneto fizinio sluoksnio (PHY) delsos valdymas yra labai svarbus ciklo laiką ribojantis veiksnys.
Taikant Ethernet standartus, tokius kaip 1000Base-T ir 100Base-TX, PHY su mažesne veikimo delsa gali pailginti ciklo laiką. Mažesnis delsos laikas gali pailginti ciklo laiką iki tokio pat lygio kaip greitesnis Ethernet perdavimo greitis, efektyviai padidindamas tinklo pralaidumą. Šiuo metu dauguma pramoninių eterneto programų veikia su 100Base-TX Ethernet, tačiau daugelis programų pradeda pereiti prie 1000Base-T, kuris siūlo didesnį pralaidumą. PHY su mažesne delsa efektyviai padidina tinklo pralaidumą ir taip pat palengvina Ethernet perėjimą prie didesnių duomenų perdavimo spartų.
PHY vidaus dizainas, TI
Ethernet tinkluose, pvz., 1000Base-T ir 100Base-TX, PHY su mažesne veikimo delsa gali pailginti ciklo laiką. Mažesnis delsos laikas gali pailginti ciklo laiką iki tokio pat lygio kaip ir greitesnis Ethernet perdavimo greitis, o tai efektyviai padidina tinklo pralaidumą. Šiuo metu dauguma pramoninių eterneto programų veikia su 100Base-TX Ethernet, tačiau daugelis programų pradeda pereiti prie 1000Base-T, kuris siūlo didesnį pralaidumą. Mažesnės delsos PHY efektyviai padidina tinklo pralaidumą ir taip pat palengvina Ethernet perėjimą prie didesnių duomenų perdavimo spartų.
Kiti PHY iššūkiai pramoninio eterneto evoliucijoje
Temperatūrą sunku kontroliuoti pramoninėje aplinkoje, o griežtesnės temperatūros sąlygos dar labiau apsunkina PHY dizainą. PHY turi veikti pagal vardinį našumą plačiame temperatūrų diapazone. Paprastai pramoninis Ethernet PHY turėtų veikti nuo -40 iki 85 laipsnių temperatūros diapazone ir atlaikyti maksimalią 125 laipsnių jungties temperatūrą.
Energijos suvartojimas taip pat visada yra kritinis veiksnys, ypač gigabitiniuose PHY, kur energijos suvartojimas gali reikšmingai paveikti bendrą sistemos energijos suvartojimą. Eterneto fiziniam sluoksniui skiriamas energijos biudžetas yra ribotas, o kiekvienam tarpusavyje sujungtam įrenginiui reikia dviejų fizinių Ethernet sluoksnių, todėl energijos suvartojimas turi būti pakankamai mažas, kad atitiktų viso įrenginio ryšio reikalavimus. Kai kurie gamintojai pasirenka dvigubą-galios veikimą, be mažos-galios PHY, kad sunaudotų dar mažiau energijos.
Santrauka
Kadangi gamyklų automatizavimo sistemų sudėtingumas ir toliau auga, didėja poreikis perduoti daugiau duomenų tarp mazgų, todėl vis svarbiau išlaikyti didelio našumo{0}}jungiamumą gamyklose. PHY aparatinės įrangos jungtys, kurių nepaveikia atšiauri pramoninė aplinka, yra labai vertingos diegiant pramoninius interneto tinklus.