Įsivaizduokite robotinę ranką, kuri pasuka ir sukasi, su kiekviena ašimi su labai tiksliomis variklio pavaromis, jutikliais ar mašinos matymu, tarsi žaisdamas judesio simfoniją. Bet be „laidininko“, kuris galėtų pasakyti kiekvienam sistemos komponentui, kada ir kaip atlikti atitinkamus veiksmus, ranka gali sudaryti atšiaurius susidūrimus ir metalinius įbrėžimus.
Ankstesniuose realiojo laiko valdymo serijos straipsniuose mes apžvelgėme realaus laiko valdymo (RTC) instrumentus, naudojamus jutimo, vairavimui ir apdorojimui. Norint juos visus suburti, reikia „komandų“: realaus laiko ryšiai. Šiame straipsnyje naudosime 4 pramonę. 0, remdamiesi realiojo laiko komunikacija ir kontrole, kaip mūsų diskusijos atskaitos tašką.
Veiksniai, skatinantys didelių duomenų kūrimą automatizuojant
Gamyklos operacijos be žmogaus intervencijos išpopuliarėjo dėl epidemijos. Didžiųjų duomenų rinkimas ir tinkamas paskirstymas (apibrėžtas Oksfordo žodyno kaip labai dideli duomenų rinkiniai, kuriuos galima išanalizuoti skaičiuojant, kad būtų atskleisti modeliai, tendencijos ir koreliacijos, ypač atsižvelgiant į žmogaus elgesį ir sąveiką) gali palaikyti skaitmeninius dvynukus, matavimą, aptarnavimą, aptarnavimą Įkrovimas ir numatoma priežiūra. Pvz., Turėdami turimus didelius duomenis, galima stebėti robotų ginklų ir sistemos veikimo sąlygų, taip pat duomenų perdavimo greičio, temperatūros, drėgmės, vibracijos ir kt. Stebėjimą, todėl kyla modelių, kurie gali numatyti būsimas našumo ir eksploatavimo sąlygas, pagrįstas atsižvelgiant PG, kuri mokosi naudojant didelius duomenis (skaitmeniniai dvynukai). Norint išsamiai pasinaudoti šiais pranašumais, būtina derinti informacines technologijas (IT) ir operacijų technologijas (OT), kad būtų galima palaikyti interneto protokolą (IP), taip pat RTC sistemos kraštą. Logiškai tai vadinama IT ir OT konvergencija.
Ethernet, atvirų sistemų sujungimo (OSI) tinklo ir transporto sluoksniai (OSI) modelio palaikymo perdavimo kontrolės protokolas/interneto protokolas (TCP/IP), todėl „Ethernet“ iš esmės gali palaikyti IPv4 (ir IPv6). Be to, gebėjimas perduoti reikiamą informacijos kiekį determinuotai yra tai, kodėl pramoninis eternetas tampa svarbiu komunikacijos standartu konverguojančiose pramonės automatikos laukuose. Tradiciniai lauko ruošiniai vis dar naudojami bendrauti su krašto įrenginiais, nes esamoje infrastruktūroje paprastai naudojami dviejų laidų protokolai ir nepalaiko vietinio TCP/IP. 1 paveiksle pavaizduoti dabartiniai pramoninės automatikos komunikacijos metodai.
Dabartiniai komunikacijos metodai pramoninėje automatizavime
Pramonės ryšių įgyvendinimas pradėjo keistis. Vienos poros „Ethernet“ (SPE) palaiko esamą dviejų laidų sistemos architektūras, palaikydamas greitesnį greitį ir daugybę pramoninio eterneto pranašumų. Išplėstinė lauko diagnostika palaiko ir paskirstytą, ir centralizuotą stebėjimą ir veikimą. Ir, žinoma, SPE gali pakartotinai panaudoti esamą dviejų laidų infrastruktūrą, sukurtą iš kelių esamų lauko autobusų, supaprastindamas konvergencijos pagrįstus atnaujinimus ir sumažinant išlaidas.
Gilesnis Ethernet supratimas
Nors „Ethernet“ yra atviras ir visur paplitęs įmonių programose, šiuo metu jis nėra prieinamas realiojo laiko programoms, nes jo „Ethernet“ rėmų perdavimas yra „geriausias pastangų“ ir nekontroliuojamas; Bet kokiu atveju klaidos erzina. Realiojo laiko OT klaidos gali turėti rimtų pasekmių ir netgi būti pavojingos, o RTC sistemoms reikia patikimų ryšių kaip sistemos „laidininko“, kad būtų užtikrinta, jog sistema veiktų taip, kaip numatyta, taip išvengiant produkto gedimo ar sugadinimo sistemos ar sužalojimo pažeidimo ar pažeidimo. personalui. Kadangi jis eternetas paprastai naudojamas įmonių ar vartotojų aplinkoje, aplinkos apsaugos iššūkių yra nedaug. Priešingai, RTC sistemos dažnai būna atšiaurioje aplinkoje.
Tvirtumo, deterministinio elgesio poreikis (pvz. Pramoninis eternetas yra deterministinis ir tvirtas, užtikrinantis papildomą pralaidumą ir būdingą IP ryšį, kad būtų galima visiškai naudoti RTC sistemas.
Čia apžvelgiami laiko charakteristikos ir tai, kaip jos taikomos Ethernet fiziniam sluoksniui (PHY).
Laiko charakteristikų svarba
RTC sistemoje yra trys svarbios laiko charakteristikos:
Latentinis.Šiame kontekste svarbu atsižvelgti į vėlavimą, pavyzdžiui, dauginimo vėlavimą: laiko trukmė nuo tada, kai duomenys patenka į sistemą, posistemį ar posistemio komponentą, kol jis išeis. Pavyzdžiui, TI DP83826E 10Mbps/100Mbps Ethernet Phy vėluoja į abi puses-208NS. Mažesnis vėlavimas gali sutrumpinti ciklo laiką arba padidinti magistralės mazgų skaičių.
Determinizmas.Nesvarbu, koks mažas latentinis, jei atvykimo laikas labai skiriasi kiekvieną kartą, kai duomenys praeina per sistemą. Šis atvykimo laiko kitimas yra žinomas kaip determinizmas. Žemas virpėjimas reiškia gerą determinizmą. Mažas determinizmas reiškia, kad jums reikia sukurti mažiau paraštės sistemoje, kad būtų galima pakeisti kintantį latenciją. 2 paveiksle pavaizduotas DP83826E latentinis (208NS) ir determinizmas (± 2NS). Realaus laiko eterneto protokolai, tokie kaip „Ethercat“, gali pasinaudoti Ethernet Phys žemesnėmis, deterministinėmis latentinės charakteristikomis.
Vėlavimas ir jo tikrumas
Sinchronizacija. Taip pat yra pranašumų norint susieti visos sistemos ar kelių išsamių sistemų laiką. Norint maksimaliai padidinti efektyvumą ir pralaidumą užtikrinant saugų veikimą, skirtingų posistemių gali tekti „žinoti“ tiksliai, kada kitas posistemis atliks operaciją. Visi pramoniniai eterneto protokolai palaiko tam tikrą sinchronizaciją. Laikui bėgant jautrus tinklas (TSN) yra RTC sistemų laiko sinchronizacijos pavyzdys. Elektros ir elektronikos inžinierių institutas (IEEE) 1588V2, „Precision Time Protokol“ (PTP), padeda išlaikyti kelis įrenginius, sinchronizuotus vienas su kitu, ir IEEE 802.1as, dar žinomas kaip generalizuotas PTP (GPTP), dar labiau palengvina sinchronizaciją, kad būtų galima nustatyti laiką jautriems pritaikymams. tokių kaip RTC.
Išvada
Sėkmingas RTC ir komunikacijos diegimas yra kertinis pramonės akmuo 4. 0. Bet ne tik įgalinanti pramonę 4. 0, su deterministiniais, sinchronizuotais ir mažai latentinių komunikacijų Phys ir pramoniniais eterneto protokolais, visi instrumentai gali susiburti kurti gražią muziką.