I. Įvadas
Pramonės automatizavimo srityje komunikacijos technologijų pasirinkimas turi esminės įtakos sistemos veikimui, patikimumui ir sąnaudoms. Lauko magistralė ir pramoninis eternetas yra dvi dažniausiai naudojamos komunikacijos technologijos, kurios atlieka skirtingus pramonės automatizavimo vaidmenis. Šiame straipsnyje išsamiai pristatomos abi technologijos ir nagrinėjami jų skirtumai.
II. Lauko magistralės apžvalga
Apibrėžimas
„Fieldbus“ yra nuoseklioji, skaitmeninė, daugiataškio ryšio duomenų magistralė, sumontuota tarp lauko įrenginių/prietaisų proceso zonoje ir automatizuotų valdymo įrenginių/sistemų valdymo kambaryje. Jis veikia kaip tinklo sistema ir valdymo sistema, kur atskiri, decentralizuoti, skaitmeniniai ir išmanieji matavimo ir valdymo įrenginiai yra tinklo mazgai. Šie mazgai yra tarpusavyje sujungti per magistralę, kad būtų keičiamasi informacija ir kartu atliekamos automatizuotos valdymo funkcijos. Lauko magistralės technologija yra pramonės lauko-lygio tinklo ryšio technologija, įgalinanti skaitmeninį ryšį tarp lauko-lygio valdymo įrenginių, simbolizuojanti skaitmeninę revoliuciją pramonės lauko-lygmens įrangos komunikacijoje.
Charakteristikos
„Fieldbus“ siūlo daugybę akivaizdžių pranašumų, įskaitant paprastumą, patikimumą ir ekonomiškumą{0}}. Jis visų pirma skirtas skaitmeniniam ryšiui tarp lauko įrenginių, pvz., išmaniųjų prietaisų, valdiklių ir pavarų pramonėje, taip pat informacijos perdavimui tarp šių lauko valdymo įrenginių ir aukštesnio lygio valdymo sistemų. „Fieldbus“ yra pramoninė duomenų magistralė, naudojama kaip pagrindinis duomenų perdavimo tinklas automatizuojant.
Pagrindiniai tipai
„Fieldbus“ apima kelis tipus, įskaitant PROFIBUS, EtherCAT, Lightbus, Interbus, CANopen, ControlNet, SERCOS sąsają, Ethernet ir PROFINET. Kiekviena magistralė turi unikalias charakteristikas ir taikymo sritis, todėl vartotojai gali pasirinkti tinkamą magistralės tipą pagal konkrečius reikalavimus.
III. Pramoninio eterneto apžvalga
Apibrėžimas
Pramoninis eternetas yra tvirtas vietinis ir vienetinis tinklas, pagrįstas IEEE 802.3 (Ethernet). Ji taiko eterneto technologiją pramonės automatizavimui, užtikrindama sklandžią integraciją į naują daugialypės terpės pasaulį. Pramoninis Ethernet tinka ne tik biuro aplinkai, bet ir gamybos bei procesų automatizavimui.
Charakteristikos
Pramoninis eternetas siūlo didelį patikimumą, didelį pralaidumą, lengvą mastelį, stiprią sąveiką, patogų valdymą ir platų pritaikomumą. Tam naudojami dubliavimo mechanizmai ir labai patikimos tinklo topologijos, užtikrinančios duomenų perdavimo patikimumą ir stabilumą. Be to, pramoniniame eternete naudojama didelės spartos{2} perdavimo technologija, užtikrinanti greitą duomenų perdavimo ir apdorojimo galimybes, palaikančias duomenų perdavimą realiuoju laiku- ir didelės- spartos valdymą. Be to, pramoniniame eternete naudojami standartizuoti ryšio protokolai, leidžiantys skirtingiems įrenginiams sklandžiai bendrauti ir bendradarbiauti, taip pagerinant sąveiką ir suderinamumą.
Tinklo sudėtis
Įprastą pramoninio eterneto aplinką sudaro tinklo komponentai, jungčių komponentai, ryšio laikmenos ir pramoniniai eterneto ryšio procesoriai PLC valdikliuose ir PG/PC. Šie komponentai kartu sudaro pramoninę eterneto infrastruktūrą, kuri palaiko duomenų perdavimą ir apdorojimą.
IV. Skirtumai tarp lauko magistralės ir pramoninio eterneto
Bendravimo metodas
„Fieldbus“ naudoja magistralės struktūrą, jungiančią kelis įrenginius per vieną magistralę, kad būtų lengviau bendrauti ir keistis duomenimis. Tačiau pramoninis eternetas naudoja žvaigždžių, žiedų ar medžio topologijas, sujungdamas kelis įrenginius per jungiklius ir panašią įrangą, kad būtų galima bendrauti ir keistis duomenimis.
Ryšio greitis
„Fieldbus“ paprastai naudoja nuoseklųjį ryšį santykinai mažu greičiu, paprastai mažesniu nei 10 Mbps. Pramoninis eternetas naudoja lygiagretų ryšį didesniu greičiu, paprastai 100 Mbps ar daugiau. Tai suteikia pramoninio eterneto pranašumų tvarkant didelius duomenų kiekius ir{4}}didelės spartos valdymo programas.
Galimybė{0}}realiuoju laiku
Lauko magistralės sistemos paprastai pasižymi dideliu našumu{0}}realiuoju laiku, tenkindamos pramoninės automatikos{1}}realaus laiko valdymo poreikius. Tačiau pramoninio eterneto realiojo laiko galimybės yra santykinai silpnesnės, todėl norint pagerinti našumą realiuoju laiku, dažnai reikia specializuotų technologijų ir protokolų. Nepaisant to, tobulėjant technologijoms ir optimizuojant protokolus, pramoninio eterneto{6}}realaus laiko galimybės nuolat tobulėja.
Duomenų apimtis
Lauko magistralės sistemos paprastai tinka mažesnės duomenų apimties programoms, o pramoninis eternetas geriau tinka scenarijams, apimantiems didesnį duomenų kiekį. Pramonės automatizavimo sistemose didėjant duomenų kiekiui, o realaus laiko reikalavimams-griežtant, pramoninio eterneto taikymo sritis taip pat plečiasi.
Topologija
Lauko magistralės sistemose paprastai naudojama magistralės topologija, kurios struktūra yra gana paprasta. Tačiau pramoninis eternetas naudoja žvaigždžių, žiedų ar medžio topologijas, kurios yra sudėtingesnės. Šis sudėtingumas suteikia daugiau lankstumo ir patogumo plečiant arba atnaujinant pramonines Ethernet sistemas.
V. Išvada
Tiek lauko magistralė, tiek pramoninis Ethernet yra gyvybiškai svarbios pramonės automatizavimo komunikacijos technologijos. Kiekvienas iš jų turi skirtingas savybes ir pranašumus, atitinka skirtingus taikymo scenarijus ir reikalavimus. Renkantis ryšio technologiją, reikia visapusiškai atsižvelgti į konkrečius programos poreikius, sistemos mastą, duomenų kiekį ir našumo reikalavimus realiuoju laiku. Tobulėjant technologijoms ir tobulėjant taikomoms programoms, lauko magistralė ir pramoninis eternetas ir toliau vaidins svarbų vaidmenį pramonės automatizavime.