اترنت و ترکیب آن با یک تکنولوژی جدید در شبکه های صنعتی

اطمینان از عملیات در Real Time، تبدیل به یک “باید” برای تولید هوشمند در سطح جدید پروتکل اترنت و اینترنت اشیا صنعتی (IIOT) شده است.

به دلیل اینکه که استانداردهای اترنت نمی‌توانند از این هدف به خودی خود پشتیبانی کنند، راه‌حل‌های مختلفی برای ساخت شبکه‌های ارتباطی صنعتی مناسب، گسترش یافته‌اند.

پروتکل های اولیه

در طول زمان، اترنت صنعتی به دلیل توانایی‌اش برای ارائه لایه فیزیکی استاندارد سازی شده ترکیبی با پهنای باند بیشتر، جایگزین شبکه‌های fieldbus شده است. همچنین این امکان را که چند دستگاه به یک شبکه متصل شوند در حالی که سرعت بالای انتقال داده‌ها تضمین شده باشد را، فراهم می‌کند. با این حال، اترنتِ استاندارد که با مشخصات IEEE 802.3 توصیف شده، ذاتا تکنولوژی قطعی نیست و همچنین نمی‌تواند از برخورد پیام‌ها به یکدیگر در شبکه جلوگیری کند.

در حالی که محدودیت‌های اترنت استاندارد در گذشته موضوع با اهمیتی نبوده اما می‌توانند در عملکرد آینده یک کارخانه تاثیر بگذارند. به همین علت باعث شده است تا کارخانه‌ها خواستار قدرت ارتباطی بیشتری شوند که بتواند از انتقال داده، کنترل در زمان واقعی و زمان بحرانی پشتیبانی کند. این مسئله سبب شده است که راه‌حل‌های مختلفی برای ایجاد یک تکنولوژی شبکه با قطعیت بیشتر گسترش یابد. این پهنای باند بزرگ می‌تواند تداخل ترافیکی را در زمان غیر بحرانی برای کنترل داده‌ها در زمان واقعی، کاهش دهد 

رفع مشکل ” قطع ارتباط” در پروتکل‌های اترنت صنعتی

راه‌حل‌های مختلفی برای دستیابی به قطعیت در این موضوع وجود دارد که اغلب شامل پروتکل‌های اترنت سفارشی با هدف آدرس‌ دهی به وظایف و دامنه‌های خاص است.

بنابراین مقیاس‌پذیری آنها محدود شده و هر کدام برای یک سطح برنامه خاص طراحی شده‌اند. گذشته از این، در حالی که تعداد بسیاری از ابرهای داده با اندیشه صحیح مطرح شده‌اند، نمی‌توان آنها را با یکدیگر سازگار کرد.

برای آدرس‌دهی این موضوعات، بعضی از پروتکل‌های اترنت صنعتی توسعه یافته، با پروتکل‌های دیگری برای ارائه راه حل‌های مناسب، ترکیب شده است. برای مثال پروتکل‌های CC(CPLA)CC-Link Partner Associationیک نوع پروتکل ارتباطی ،PROFIBUS و PROFINET بین‌المللی برای پیوند خاصی ایجاد شده‌اند تا امکان قابلیت یکپارچه‌سازی با یکدیگر و رفع مشکلات را آسان‌تر کنند.

اخیرا تلاش‌ها باعث ایجاد زمان واقعی در اترنت شده است که با دقت بیشتری از مجموعه استاندارد IEEE 802.1 پیروی می‌کند.این تلاش‌ها باعنوان شبکه حساس به زمان (TSN)Time Sensitive Networkشبکه حساس به زمان شناخته می‌شود و به اترنت صنعتی کمک می‌کند تا ارتباطات بدون قطعی را تحویل دهد و از تحویل معتبر داده‌ها بین نقاط انتهایی مطمئن شود.

 استانداردسازی قطعی

استاندارد اصلی TSN که امروزه با همگام سازی زمان (استاندارد IEEE 802.1 AS) و توابع شکل دهی مطلع از زمان (استاندارد IEEE 802.1 Qvb) در دسترس هستند. با پیاده‌سازی این المان‌ها، TSN روشی فراتر از زیر ساخت استاندارد اترنت برای فرستادن داده در هر دو زمان بحرانی و غیر بحرانی به شکل real time، ارائه می‌کند.

در توابع همگام سازی زمان، داده‌ها می‌توانند با دقت یک میکرو ثانیه و یا کمتر همگام سازی شوند.

این کار منجر به ایجاد شبکه‌های مناسب برای مطلوب‌ترین برنامه‌ها مانند کنترل حرکت دستگاه‌ها می‌شود. آگاهی از زمان درست، بستگی به دقت همگام سازی دارد.

زمان واقعی و پاسخ قطعی بدون از دست‌دادن توابع اضافی

تکنولوژی TSN پتاسیل بزرگی دارد و زیر ساخت قوی و قابل اعتمادی را فراهم می‌کند. همچنین از برنامه‌های مبتنی بر کنترل و فضای محصور شده در ابر پشتیبانی می‌کند. این تکنولوژی به سرعت با توابع سطح بالاتر و همچنین امنیت و ایمنی شبکه تطبیق پیدا می‌کند.

این کار می‌تواند مزایای قابل توجهی را برای تولیدکنندگان فراهم کند و از طرح‌های بسیار به هم پیوسته پشتیبانی کند. بنابراین کارفرمایانی که می‌خواهند برای تولید محصولات خود در کارخانه از استراتژی‌های IIOT استفاده کنند، باید هم اکنون شبکه TSN را با اترنت ترکیب کنند.

در این روش، می‌توان همه‌ی نیازهای کنترلی و همچنین انتقال موثر داده‌ها در زمان بحرانی و انواع دیگر ترافیک در شبکه‌های مشابه را به صورت دستی انجام داد.

علاوه براین TSN می‌تواند از کنترل حرکتی با عملکرد بالا و برنامه‌های ایمنی پشتیبانی کند. با انتخاب این تکنولوژی یا حتی بهبود برنامه‌های موجود، سیستمی ایجاد می‌شود که نیازهای آینده را مشخص می‌کند. در نهایت این راه‌حل اجازه خواهد داد که شرکت‌های پیشرو با اهداف ایجاد ارتباطات به هم پیوسته و مبتنی بر کارخانه هوشمند تولیدات برای آینده را سریعا دنبال کنند.