Immaġina driegħ robotiku li jista 'jitgħawweġ u jdur, b'kull assi mgħammar b'sewwieqa ta' mutur preċiżi ħafna, sensuri, jew viżjoni tal-magni, bħallikieku qed iwettaq sinfonija ta 'moviment. Madankollu, mingħajr "konduttur" biex jgħid lil kull komponent tas-sistema meta u kif jesegwixxi l-operazzjonijiet rispettivi tagħhom, id-driegħ robotiku jista 'jipproduċi ħsejjes ta' tħin u tħin metalliku.
F'artikli preċedenti dwar il--kontroll fil-ħin reali, esplorajna l-istrumenti tal--kontroll fil-ħin reali (RTC) użati għas-sensing, is-sewqan, u l-ipproċessar. Biex nintegrawhom, għandna bżonn il-"konduttur": komunikazzjoni fil--ħin reali. F'dan l-artikolu, se nużaw 4.0 industrijali bbażat fuq komunikazzjoni u kontroll fil--ħin reali bħala l-punt tat-tluq tagħna għad-diskussjoni.
Fatturi li jmexxu l-iżvilupp tal-big data fil-qasam tal-awtomazzjoni
Minħabba l-impatt tal-pandemija, l-operazzjonijiet tal-fabbrika mingħajr intervent uman saru popolari ħafna. Il-ġbir u d-distribuzzjoni xierqa ta’ dejta kbira (definita mid-Dizzjunarju Oxford bħala settijiet ta’ dejta estremament kbar li jistgħu jiżvelaw mudelli, xejriet u korrelazzjonijiet permezz ta’ analiżi komputazzjonali, partikolarment dawk relatati mal-imġieba u l-interazzjonijiet tal-bniedem) jistgħu jappoġġaw tewmin diġitali, kejl, kontijiet tas-servizz, u manutenzjoni predittiva. Pereżempju, li jkollok aċċess għal dejta kbira jippermetti l-monitoraġġ tal-prestazzjoni tad-driegħ robotiku u s-saħħa tas-sistema, kif ukoll ir-rati tad-dejta, it-temperatura, l-umdità, il-vibrazzjoni, u aktar, u b’hekk jippermetti l-iżvilupp ta’ mudelli tal-IA li jistgħu jbassru l-prestazzjoni u s-saħħa futura bbażati fuq data kbira (tewmin diġitali). Biex jiġu sfruttati bis-sħiħ dawn il-vantaġġi, huwa meħtieġ li jiġu integrati t-teknoloġija tal-informazzjoni (IT) u t-teknoloġija operattiva (OT) biex tappoġġja s-sistemi tal-Protokoll tal-Internet (IP) u RTC fit-tarf. Loġikament, dan jissejjaħ konverġenza IT u OT.
Fl-Ethernet, is-saff tan-netwerk u s-saff tat-trasport tal-mudell tal-Interkonnessjoni ta 'Sistemi Miftuħa (OSI) jappoġġjaw il-Protokoll tal-Kontroll tat-Trażmissjoni/Protokoll tal-Internet (TCP/IP), għalhekk Ethernet jappoġġja b'mod inerenti IPv4 (u IPv6). Barra minn hekk, jista 'jittrasmetti b'mod affidabbli l-ammont meħtieġ ta' informazzjoni, u huwa għalhekk li Ethernet industrijali qed isir standard ta 'komunikazzjoni sostantiva fil-qasam tal-konverġenza tal-awtomazzjoni industrijali. Peress li l-infrastruttura eżistenti tipikament tuża żewġ -protokolli tal-wajer li ma jappoġġawx TCP/IP lokali, fieldbuses tradizzjonali għadhom jintużaw għall-komunikazzjoni ma 'tagħmir tat-tarf. Il-Figura 1 turi l-metodi ta 'komunikazzjoni attwali fil-qasam tal-awtomazzjoni industrijali.
Figura 1: Metodi ta 'komunikazzjoni kurrenti fil-qasam tal-awtomazzjoni industrijali
Il-mod kif il-komunikazzjoni industrijali hija implimentata għaddej minn trasformazzjoni. -Ethernet par wieħed (SPE) jista' jżomm l-arkitettura eżistenti tas-sistema b'żewġ-wajers filwaqt li jappoġġa wkoll il-veloċitajiet aktar mgħaġġla u l-vantaġġi numerużi tal-Ethernet industrijali. Id-dijanjostika avvanzata tal-post tappoġġja monitoraġġ u tħaddim distribwiti u ċentralizzati. Naturalment, SPE tista' terġa' tuża l-infrastruttura eżistenti b'żewġ-wajers stabbilita minn fieldbuses multipli eżistenti, u b'hekk tissimplifika l-aġġornamenti mmexxija mill-konverġenza-u tnaqqas b'mod sinifikanti l-ispejjeż.
Fehim Ethernet
Filwaqt li l-Ethernet huwa miftuħ u kullimkien fl-applikazzjonijiet tal-intrapriżi, bħalissa mhuwiex adattat għal applikazzjonijiet ta'-ħin reali minħabba li t-trażmissjoni tal-qafas tal-IT Ethernet hija "l-aħjar sforz" u mhux ġestita; żbalji huma dejjem mhux mixtieqa. Għall-OT ta'-ħin reali, l-iżbalji jista' jkollhom konsegwenzi serji jew saħansitra joħolqu perikli. Is-sistemi RTC jeħtieġu komunikazzjoni affidabbli bħala "ċentru tal-kmand" tas-sistema biex jiġi żgurat li s-sistema taħdem kif maħsub, u b'hekk jiġu evitati fallimenti tal-prodott jew li jikkawżaw ħsara lis-sistema jew korriment personali. Peress li l-Ethernet tal-IT huwa tipikament użat f'ambjenti tal-intrapriżi jew tal-konsumatur, rari tiltaqa 'ma' sfidi ambjentali. B'kuntrast, is-sistemi RTC ħafna drabi joperaw f'ambjenti ħarxa.
Id-domanda għal imġieba robusta u deterministika (bħal affidabbiltà f'firxiet ta 'temperatura wiesgħa, ambjenti storbjużi u maħmuġin) u rati ogħla tad-dejta wasslu għall-emerġenza ta' Ethernet industrijali. L-Ethernet Industrijali huwa deterministiku u robust, u jipprovdi bandwidth addizzjonali u konnettività IP inerenti biex jisfrutta bis-sħiħ is-sistemi RTC.
Ejja nagħtu ħarsa lejn il-karatteristiċi tal-ħin u kif japplikaw għas-saff fiżiku Ethernet (PHY).
L-Importanza tal-Karatteristiċi taż-Żmien
Hemm tliet karatteristiċi ewlenin tal-ħin fis-sistemi RTC:
Dewmien.F'dan il-kuntest, id-dewmien għandu jiġi kkunsidrat, bħal dewmien fil-propagazzjoni: it-tul ta 'żmien minn meta d-data tidħol fis-sistema, is-subsistema, jew il-komponent tas-subsistema sakemm toħroġ. Pereżempju, DP83826E 10Mbps/100Mbps Ethernet PHY ta' TI għandu dewmien tal-vjaġġ bir-ritorn ta' 208ns. Dewmien aktar baxx jista 'jnaqqas il-ħin taċ-ċiklu jew iżid in-numru ta' nodi fuq ix-xarabank.
Determiniżmu.Jekk il-ħin tal-wasla tad-dejta jvarja b'mod sinifikanti kull darba li tgħaddi mis-sistema, allura kemm hu baxx id-dewmien isir irrilevanti. Din il-varjazzjoni fil-ħin tal-wasla hija magħrufa bħala determiniżmu. Jitter aktar baxx jindika determiniżmu aħjar. Determiniżmu baxx ifisser li għandek bżonn tibni inqas marġni fis-sistema biex takkomoda dewmien li jvarja. Il-Figura 2 turi d-dewmien (208ns) u d-determiniżmu (± 2ns) tad-DP83826E. Il-protokolli Ethernet-ħin reali (bħal EtherCAT) jistgħu jisfruttaw il-karatteristiċi ta' latenza baxxa u deterministiċi ta' Ethernet PHY.
Figura 2: Dewmien u d-determiniżmu tiegħu
Sinkronizzazzjoni.L-irbit taż-żmien ta 'sistema sħiħa jew diversi sistemi kompluti flimkien għandu wkoll ċerti vantaġġi. Sabiex timmassimizza l-effiċjenza u l-fluss filwaqt li tiġi żgurata tħaddim sikur, sottosistemi differenti jista 'jkollhom bżonn ikunu jafu eżattament meta sottosistema oħra twettaq ċerta operazzjoni. Il-protokolli Ethernet industrijali kollha jappoġġjaw xi forma ta 'sinkronizzazzjoni. Ħin-Netwerking Sensittiv (TSN) huwa eżempju ta' sinkronizzazzjoni tal-ħin għal sistemi RTC. L-Istitut tal-Inġiniera Elettrika u Elettronika (IEEE) 1588v2, magħruf ukoll bħala l-Protokoll tal-Ħin ta 'Preċiżjoni (PTP), jgħin lil apparati multipli jżommu sinkronizzazzjoni ma' xulxin. IEEE 802.1as, magħruf ukoll bħala PTP Ġeneralizzat (gPTP), ikompli jippermetti s-sinkronizzazzjoni għal applikazzjonijiet sensittivi għall-ħin-bħal RTC.
Konklużjoni
Skjeramenti b'suċċess tal-RTC u l-komunikazzjoni huma l-pedament tal-Industrija 4.0. Madankollu, mhuwiex biss dwar il-kisba tal-Industrija 4.0; bi PHYs ta' komunikazzjoni deterministiċi, sinkronizzati, u ta'-latenza baxxa u protokolli Ethernet industrijali, l-istrumenti kollha jistgħu jingħaqdu biex idoqqu sinfonija sabiħa.