Imagineu -vos un braç robotitzat que es doblega i gira, amb cada eix equipat amb unitats de motor, sensors o una visió de la màquina molt precises, com si jugués una simfonia de moviment. Però sense un "conductor" per dir a cada component del sistema quan i com realitzar les seves accions respectives, el braç pot fer col·lisions dures i rascades metàl·liques.
En articles anteriors de la sèrie de control en temps real, vam examinar els instruments de control en temps real (RTC) utilitzats per a la detecció, la conducció i el processament. Per reunir-los, cal "Comandament": comunicacions en temps real. En aquest article, utilitzarem la indústria. 0 basada en la comunicació i el control en temps real com a punt de partida per a la nostra discussió.
Factors que impulsen el desenvolupament de grans dades en automatització
Les operacions de fàbrica sense intervenció humana s’han popularitzat a causa de l’epidèmia. La recollida i la distribució adequada de grans dades (definides pel Diccionari Oxford com a conjunts de dades molt grans que es poden analitzar computacionalment per revelar patrons, tendències i correlacions, especialment en relació amb el comportament i les interaccions humanes) poden donar suport a bessons digitals, a la mesura, servei, servei, servei, servei Càrrega i manteniment predictiu. Per exemple, tenir disponibles grans dades permet controlar el rendiment dels braços i les condicions de funcionament del sistema robòtiques, així com les taxes de dades, la temperatura, la humitat, les vibracions, etc. AI que aprèn a utilitzar Big Data (bessons digitals). Per aprofitar al màxim aquests avantatges, cal combinar tecnologia de la informació (IT) i Tecnologia d’Operacions (OT) per poder donar suport a Internet Protocol (IP), així com a la vora del sistema RTC. Lògicament, això s’anomena convergència i ot.
A Ethernet, la xarxa i les capes de transport del model Open Systems Interconnection (OSI) suporten el protocol de control de transmissió/protocol d’Internet (TCP/IP), de manera que Ethernet és inherentment capaç de donar suport a IPv4 (i IPv6). A més d’això, la capacitat de transferir la quantitat d’informació requerida és determinista per què Ethernet industrial s’està convertint en un estàndard de comunicació substancial als camps convergents de l’automatització industrial. Les lleves tradicionals de camp encara s’utilitzen per comunicar-se amb dispositius de vora perquè les infraestructures existents solen utilitzar protocols de dos fils i no admeten TCP/IP autòcton. La figura 1 il·lustra els mètodes de comunicació actuals en automatització industrial.
Mètodes de comunicació actuals en automatització industrial
La forma en què s’implementen les comunicacions industrials ha començat a canviar. Ethernet d’un sol parell (SPE) manté les arquitectures existents del sistema de dos fils alhora que recolza les velocitats més ràpides i molts beneficis de l’ethernet industrial. Diagnòstic de camp avançat admet tant el seguiment i el funcionament distribuïts com centralitzats. I, per descomptat, SPE pot reutilitzar les infraestructures existents de dos fils construïdes a partir de diverses barres de camp existents, simplificant les actualitzacions basades en la convergència i minimitzant els costos.
Una comprensió més profunda de Ethernet
Si bé Ethernet és obert i omnipresent en les aplicacions empresarials, actualment no està disponible per a aplicacions en temps real perquè la transmissió de Frames Ethernet és "el millor esforç" i no controlat; En qualsevol cas, els errors són molestos. Per a OT en temps real, els errors poden tenir greus conseqüències i fins i tot ser perillosos, i els sistemes de RTC necessiten comunicacions fiables com a "conductor" del sistema per assegurar-se que el sistema funciona tal com es pretén, evitant així la fallada del producte o el dany al sistema o la lesió al personal. Com que Ethernet s’utilitza normalment en entorns empresarials o de consum, hi ha pocs reptes ambientals. En canvi, els sistemes RTC sovint es troben en entorns durs.
La necessitat de robustesa, comportament determinista (per exemple, la fiabilitat per àmplies intervals de temperatura, en entorns sorollosos i bruts), i les taxes de dades més elevades ha impulsat l’aparició de Ethernet industrial. Industrial Ethernet és determinista i robust, proporcionant una amplada de banda addicional i una connectivitat IP inherent per utilitzar plenament els sistemes RTC.
Aquí teniu una ullada a les característiques de sincronització i com s’apliquen a la capa física Ethernet (PHY).
Importància de les característiques de sincronització
Hi ha tres característiques de sincronització importants en un sistema RTC:
Latència.En aquest context, és important tenir en compte els retards com el retard de la propagació: el temps de quan les dades entren al sistema, al subsistema o al component del subsistema fins que surti. Per exemple, el DP83826E de TI 10Mbps/100Mbps Ethernet Phy té un retard d'anada i tornada de 208ns. La latència inferior pot reduir el temps de cicle o augmentar el nombre de nodes a l’autobús.
Determinisme.No importa la baixa que sigui la latència si el temps d’arribada varia molt cada cop que les dades passen pel sistema. Aquesta variació en el temps d’arribada es coneix com a determinisme. Jitter baix significa un bon determinisme. Determinisme baix significa que cal construir menys marge al sistema per adaptar -se a la latència canviant. La figura 2 il·lustra la latència (208NS) i el determinisme (± 2Ns) del DP83826E. Els protocols Ethernet en temps real com EtherCAT poden aprofitar les característiques de latència menor i determinista de Ethernet Phys.
Retard i la seva certesa
Sincronització. També hi ha avantatges per lligar el temps de tot un sistema o diversos sistemes complets. Per tal de maximitzar l’eficiència i el rendiment alhora que s’assegura un funcionament segur, és possible que els diferents subsistemes necessitin “saber” exactament quan un altre subsistema realitzarà una operació. Els protocols Ethernet industrials donen suport a algun tipus de sincronització. La xarxa sensible al temps (TSN) és un exemple de sincronització de temps per als sistemes RTC. L’Institut d’Enginyers d’Extrasió Elèctrica i Electrònica (IEEE) 1588V2, Protocol de temps de precisió (PTP), ajuda a mantenir diversos dispositius sincronitzats entre ells, i IEEE 802.1AS, també conegut com PTP generalitzat (GPTP), facilita encara més la sincronització per a aplicacions sensibles al temps com ara RTC.
Conclusió
Els desplegaments amb èxit de RTC i comunicacions són la pedra angular de la indústria. 0. Però, més que la indústria.