Industriellt Ethernet

Industrial Ethernet (även Industrial Ethernet ) - Ethernet för industriella applikationer. Nätverk med CSMA/CD- åtkomstprocedur . Industriellt Ethernet används vanligtvis för datautbyte mellan programmerbara styrenheter och gränssnittssystem mellan människa och maskin, mindre ofta för datautbyte mellan styrenheter och, i mindre utsträckning, för att ansluta fjärrutrustning (sensorer och ställdon) till styrenheter. Kärnan i CSMA/CD-metoden, som gör det omöjligt att garantera utbyte av en liten mängd information (enheter av byte) vid en hög frekvens (millisekunders utbytescykler), förhindrar den utbredda användningen av Ethernet i de senaste uppgifterna.

Nyligen har det varit ett av de vanligaste industriella nätverken . Det används i stor utsträckning inom byggnadsautomation och i områden som inte kräver hög tillförlitlighet.

Realtidsprotokoll

För att säkerställa garanterad svarstid används realtidsprotokoll:

• Profinet
• EtherCAT
• Ethernet-strömlänk
• Ethernet/IP
• SERCOS III
• LAN-utvidgningar för instrumentering

Dessa protokoll modifierar standard TCP/IP-stacken i varierande grad och lägger till:

• synkroniseringsfunktioner
• nya nätverksutbytesalgoritmer
• diagnostiska funktioner
• självkorrigeringsmetoder

Länken och de fysiska lagren av Ethernet förblir oförändrade, vilket möjliggör användning av realtidsprotokoll i befintliga Ethernet-nätverk som använder standardnätverksutrustning.

Jämförelse av protokoll

Länkredundans och ringtopologi

För att säkerställa skyddet av kommunikationskanaler från ett enda fel är det nödvändigt att reservera dem. Redundans leder oundvikligen till uppkomsten av ringsektioner av nätverket - stängda rutter. Ethernet-standarden tillhandahåller endast en trädtopologi och tillåter inte ringar, eftersom detta leder till paketslingor.

Moderna switchar tenderar att stödja det valfria Spanning Tree Protocol ( STP , IEEE 802.1d), som låter dig skapa ringvägar på Ethernet-nätverk. Genom att ständigt analysera nätverkskonfigurationen bygger STP automatiskt en trädtopologi och överför redundanta kommunikationslinjer till en reserv. I händelse av kränkning av nätverkets integritet som är konstruerat på detta sätt (till exempel sammanbrott av kommunikation), slår STP på de nödvändiga backuplinjerna på några sekunder, vilket återställer nätverkets trädstruktur. Detta protokoll kräver ingen initial konfiguration och fungerar automatiskt.

En mer kraftfull variant av detta protokoll är Rapid Spanning Tree Protocol ( RSTP , IEEE 802.1w), som minskar nätverksåteruppbyggnadstiden till några millisekunder. STP- och RSTP-protokollen låter dig skapa ett godtyckligt antal redundanta kommunikationslinjer och är en obligatorisk funktionalitet för industriella switchar som används i redundanta nätverk.

Skillnader från vanliga EtherNet

• Standarder för kablar och kontakter för att möta branschens specifika krav: förstärkt skärmning, motståndskraft mot aggressiva miljöer, etc.
• Särskilda standarder och enheter för kommunikation med rörliga föremål: flexibla kablar, trådlösa enheter
• Tillägget av TCP/IP- protokollstacken med protokollet RFC1006 (ISO Transport Service) säkerställer regelbunden och frekvent överföring av små mängder information över nätverket, vilket är typiskt för datautbyte mellan industriella styrenheter
• Med hjälp av speciella switchar är det möjligt att organisera en ringtopologi, som i händelse av ett avbrott återställer kommunikationen, det vill säga hittar en ny väg för dataöverföring mycket snabbare än den "redundanta trädalgoritmen" som används i konventionella nätverk.
• Använder IEEE 1588- protokollet för att synkronisera enheter i nätverket.

Fördelar

• lågt pris
• bred användning

Konkurrenter

• LonWorks  - industriellt nätverk för fastighetsautomation
• BACnet  - industriellt nätverk för fastighetsautomation
• RS-485  - det enklaste och billigaste industriella nätverket
• CAN  - industriellt nätverk för transport och maskinautomation
• SERCOS III

Artiklar

• Typiskt projekt för processautomation baserat på industriell Ethernet-teknik . Journal "Industrial ACS and Controllers" nr 1, 2005

Anteckningar

1. ↑ "IP" står här för "Industrial Protocol"
2. ↑ Arkiverad kopia (länk ej tillgänglig) . Hämtad 27 juni 2009. Arkiverad från originalet 5 februari 2008. (obestämd) 
3. ↑ EPSG: Nyheter & evenemang . Hämtad 14 april 2022. Arkiverad från originalet 25 november 2019. (obestämd)

Länkar

• Association - Industriell  Ethernet
•  Ethernet som realtidsteknik
• Industriell Ethernet-testning och diagnostikguide  (länk ej tillgänglig  )