Ethernet voor I/O toevoegen:voor- en nadelen en cruciale dingen om te weten voor industrieel automatiseringsontwerp

Industriële invoer/uitvoer (I/ O) apparaten vormen het centrale zenuwstelsel van veel moderne machines en, bij uitbreiding, industriële installaties. In de afgelopen tien jaar is het gebruik van Ethernet als fysieke laag een van de belangrijkste ontwikkelingen geweest in het ontwerp van industriële automatisering voor veldbus I/O-apparaten.

Modern EtherNet/IP (Ethernet Industrial Protocol) combineert traditioneel Ethernet met een industrieel applicatielaagprotocol gericht op industriële automatisering. Het is gemaakt om de tekortkomingen van traditionele IEEE te verhelpen, die twee grote problemen had:

1. Traditionele IEEE was niet geschikt om alle complexe, data-intensieve processen van moderne automatisering aan te kunnen. Het maakt gebruik van een reeks verschillende standaarden die I/O-onderhoud en het gebruik ervan een uitdaging kunnen maken
2. In het verleden creëerden veldbusorganisaties hun eigen standaarden voor connectoren, protocollen en stacks. Nu kan de fysieke laag worden beheerd door brede internationale standaardisatieorganisaties die Ethernet-standaarden bepalen voor industriële, kantoor- en consumentenomgevingen.

Door I/O-apparaten via Ethernet aan te sluiten om ze op afstand te bedienen, gegevens te verzamelen en te analyseren en statussen te bewaken, hebben veel fabrieken de betrouwbaarheid, consistentie en efficiëntie kunnen verbeteren. En I/O Ethernet kan een belangrijke rol spelen voor fabrieken die hun lijnen en automatiseringsprocessen in de toekomst willen upgraden.

Maar zoals bij elke technologie zijn er voor- en nadelen aan het toevoegen van Ethernet aan de ontwerpomgeving van industriële automatisering. Om u te helpen een weloverwogen beslissing te nemen terwijl u uw productie wilt verbeteren, hebben we de belangrijkste punten voor I/O Ethernet hieronder uiteengezet:

• Pros
• Nadelen
• Ethernet versus andere opties
• Beste praktijken

PROS van Ethernet voor I/O

Netwerk-I/O, met behulp van Ethernet, heeft verbeterde betere prestaties, flexibele topologie en eenvoudigere configuratie opgeleverd, evenals een reeks andere voordelen.

1. Snellere verwerking –  Ethernet I/O maakt het mogelijk om realtime updates in minder dan een milliseconde uit te voeren. De hogere verwerkingssnelheden zorgen voor efficiëntie bij het verzamelen en analyseren van gegevens, een cruciale bouwsteen voor data-intensieve industriële automatisering.
2. Gestandaardiseerde open communicatieprotocollen voor industrieel automatiseringsontwerp -  Ethernet wordt gebruikt in combinatie met open-source, standaardprotocollen, zoals EtherCAT, Profinet, EtherNet/IP, Powerlink en andere. En ze kunnen allemaal gemakkelijk worden gekoppeld aan veel apparaten, zoals aandrijvingen, encoders en industriële besturingen op het I/O-netwerk. Omdat veldbussen meer open zijn geworden en afhankelijk zijn van bekende fysieke technologieën zoals Ethernet, zijn de updatesnelheden van I/O-netwerken zodanig toegenomen dat ze gelijke tred kunnen houden met realtime gebeurtenissen in het besturingssysteem.
3. Minder koper — lagere kosten –  Eerdere IEEE-netwerken vereisten aanzienlijke hoeveelheden koperen bedrading voor industriële apparaten. Maar vandaag de dag vereist het aansluiten van I/O-apparaten op de controller alleen de I/O-netwerkverbinding, stuurstroom en, in het geval van apparaten met hoge energie, driefasige stroom. Dit elimineert aardlussen en rommel van koperdraad. In plaats daarvan verbindt één standaardkabel de controller met het industriële besturingssysteem, dat ver van de controller kan worden geplaatst en kan worden gedistribueerd.
4. Bescherming tegen veroudering van het platform -  Omdat Ethernet beschikbaar is voor vrijwel elk bestaand hardwareplatform, is het niet gebonden aan een fabrikant of zelfs maar aan een klasse van apparatuur. Het zal in de nabije toekomst blijven werken en een toekomstbestendige investering in connectiviteit bieden, wat ook het voordeel heeft dat de beveiliging op lange termijn wordt versterkt.
5. Betrouwbaarheid –  Ethernet I/O werkt betrouwbaar in ruwe omgevingen, zoals die in zonne-energiecentrales, olie- en gasraffinaderijen, spoorwegen, windkrachtcentrales en zelfs maritieme faciliteiten. De kans is groot dat het ontwerp van industriële automatisering met Ethernet I/O aan de hoge eisen van uw productieomgeving zal voldoen.
6. Algemene, gecertificeerde standaarden en brede ondersteuning van leveranciers –  Industrial Ethernet maakt gebruik van de transport- en besturingsprotocollen van traditioneel Ethernet en de mediatoegangs- en signaleringstechnologieën die te vinden zijn in kant-en-klare Ethernet-interfacekaarten. Het is een robuuste, certificeerbare standaard die een grote flexibiliteit bij het gebruik van apparatuur mogelijk maakt, terwijl ervoor wordt gezorgd dat apparaten worden gecertificeerd, getest en goedgekeurd door EtherNet/IP-testlaboratoria om hun kwaliteit en consistentie te garanderen. De kern van EtherNet/IP is het Control and Information Protocol (CIP) dat wordt gebruikt in ControlNet, DeviceNet en CompoNet. Deze standaard organiseert netwerkapparaten als een verzameling objecten, waarbij toegang, objectgedrag en extensies worden gedefinieerd. Dit biedt toegang tot een enorm scala aan apparaten met behulp van een gemeenschappelijk mechanisme, en omdat het zo'n veelgebruikte standaard is, - elke branche gebruikt Ethernet - is er uitgebreide leveranciersondersteuning voor bijna elk type I/O-apparaat.
7. Eenvoudige, snelle installatie –  Ethernet biedt producenten meer opties, of het nu gaat om veiligheid, veldbus, minder programmering of webservers. Hiermee kunnen planten tussen protocollen wisselen of voor het eerst een veldbus implementeren op een eenvoudige plug-in manier. Veel producten zijn zelfconfigurerend, omdat ze automatisch het hoofdprotocol herkennen.
8. Andere voordelen –  Enkele aanvullende kleine voordelen van industrieel automatiseringsontwerp met Ethernet voor I/O zijn:Enkele (of paar voor hoge beschikbaarheid) interconnect voor netwerk- en opslag-I/O; Vermogensreductie, efficiëntere koeling en vloeroppervlakgebruik en een duurzamere fabrieksomgeving; Verbeteringen in serverprestaties, maximalisatie van PCI- en mezzanine-slots; Betere schaling van I/O-capaciteit om te voorzien in high-performance en geclusterde applicatiebehoeften.

Nadelen van het toevoegen van Ethernet voor I/O

Nu we de voordelen van Ethernet I/O uitgebreid hebben besproken, bespreken we enkele van de grootste nadelen:

• Bandbreedtebeperkingen –  Ethernet I/O heeft een beperkte bandbreedte. Veel PLC's kunnen slechts pakketgroottes van ongeveer 500 bytes verplaatsen, wat soms een grote hindernis kan zijn, waardoor de werking mogelijk wordt vertraagd.
• Verwerking wordt opgeslokt door TCP/IP-lagen –  EtherNet/IP is een applicatielaagprotocol dat wordt overgedragen binnen een TCP/IP-pakket. Dat betekent dat een aanzienlijke processorbandbreedte naar de verwerking van de TCP/IP-lagen gaat, wat opnieuw de prestaties vertraagt.
• Geen informatiemodellering –  Met Ethernet is er geen echte informatiemodellering. U kunt objecten met attributen maken, maar u kunt geen objecten aan elkaar koppelen in een soort hiërarchie. Dit kan voor enkele uitdagingen zorgen bij real-world implementaties van industrieel automatiseringsontwerp.
• Variatie in uitrusting –  Er is beperkte functionaliteit voor Ethernet met bepaalde controllers, dus je moet nog steeds voorzichtig zijn met het selecteren van de beste apparatuur.
• Overweldigd –  In veel gevallen wordt Ethernet het best gebruikt voor discrete besturingstoepassingen. Het kan werken in procescontrole, scenario's, maar het kan een te krachtige oplossing zijn die onnodig te veel budget opslokt. In sommige gevallen zijn er meer praktische, goedkopere oplossingen.
• Diagnostiek –  Algemene diagnostiek is niet in alle Ethernet-apparaten ingebouwd. Voor elk apparaat moet mogelijk zijn eigen aangepaste diagnose worden ontworpen en geïmplementeerd, wat veel tijd kan kosten.

Vergelijking van Ethernet met andere technologieën

Cruciale dingen om te weten

Bij de overgang naar Ethernet I/O is het van cruciaal belang om een ​​breed scala aan functies te beoordelen om het juiste type Ethernet te krijgen. Overweeg de volgende Ethernet IOS-architecturen:

• Ethernet-per-modulesystemen
• Moduledraagsystemen
• Sterclustersystemen

Essentiële functies

Afgezien van zijn architectuur, heeft elke Ethernet IOS belangrijke functionele kenmerken die moeten worden geëvalueerd. Elke industriële IOS moet een bepaald niveau van ondersteuning bieden voor de volgende algemene functies:

• Power monitoring
• Stroomverdeling
• Interlock-ondersteuning
• Milieubescherming

Wij kunnen helpen

De keuze van het Ethernet-protocol hangt van veel factoren af. Maar meestal bepalen de PLC's die in uw faciliteiten worden gebruikt en de vraag van uw klant uw beslissing. Als u Siemens gebruikt, zijn Profibus DP of ProfiNet IO wellicht uw beste opties. Als u met Rockwell ControlLogix of CompactLogix werkt, zijn EtherNet/IP of DeviceNet uw beste keuzes. Uw applicatie-eisen en huidige infrastructuur zullen de besluitvorming stimuleren.

Bij EPIC hebben we diepgaande expertise in een breed scala aan systemen en technologieën, en we hebben fabrieken over de hele wereld geholpen. Als u deskundige hulp nodig heeft bij het selecteren van de beste technologieën voor industrieel automatiseringsontwerp voor uw fabrieken, kunnen wij u helpen.

Neem hier contact met ons op of bel naar 314-714-1580 voor hulp.

Nog een geweldige bron

•   Voor meer informatie, bekijk deze informatieve YouTube-video .