John Rinaldi (t逝m. Sebastian Czarnecki) 2010-06-08

Sieci przemys這we

Przemys這wy Ethernet przeznaczony jest do transmisji danych w trudnych warunkach. S逝篡 do przekazywania wielu informacji takich jak alarmy kolizyjne, poziom ha豉su w hali produkcyjnej, potrzeby procesów produkcji.

Trzy z這te my郵i:
- przemys這wy Ethernet wymaga odporno軼i na kolizje komend,
- podczas projektowania przemys這wych sieci Ethernet nale篡 bra pod uwag niezawodno嗆 sieci,
- topologie sieci przemys這wych to: gwiazda, drzewo, linia i pier軼ie.

Ethernet to dobrze znana i powszechnie uznawana technika przesy逝 informacji zarówno w domu jak i w biurze. Ostatnio sieci tego typu bardzo intensywnie rozbudowuj si w zastosowaniach przemys這wych, np. w fabrykach. Warunki te s jednak zupe軟ie odmienne ni te w domu czy w biurze. Ten artyku poka瞠 ró積ice mi璠zy takimi sieciami, poprzez porównanie potrzeb komunikacyjnych, danych procesów oraz ochrony 鈔odowiska i sprz皻u.

ㄐCZMY SI

Przemys這wy Ethernet posiada unikalne wymagania, których podstaw jest komunikacja dwukierunkowa. Aby to zrozumie, wyobra幟y sobie, 瞠 wdra瘸my system w zak豉dzie zajmuj帷ym si nape軟ianiem butelek. Przyjmujemy, 瞠 jest to fabryka nowego piwa AUTOMATYKA BEER. Proces nape軟iania butelek b璠zie zarz康zany przez przemys這w sie Ethernet.

Sie dzia豉 bez zarzutu, poniewa wykorzystuje potwierdzanie dostarczania wiadomo軼i. W celu zilustrowania tego atrybutu powiedzmy, 瞠 nasze urz康zenie rozpoczyna proces nape軟iania butelek naszym piwem na polecenie sterownika PLC. Sterownik PLC dodatkowo jest odpowiedzialny równie za wysy豉nie polecenia "STOP", kiedy butelka jest pe軟a. Je瞠li wiadomo嗆 nie dotrze do urz康zenia wykonawczego sterownik PLC nie otrzyma polecenia potwierdzenia dostarczenia komendy i wy郵e komend ponownie. W potocznym j瞛yku tak sytuacj nazywa si "utrat pakietu danych".

W warunkach biurowych, utrata pojedynczych pakietów danych rzadko jest rzecz wa積. Je瞠li 膨dana strona jednorazowo nie otwiera si prawid這wo, wystarczy 瞠 u篡tkownik u篡je opcji "Od鈍ie", aby strona za豉dowa豉 si ponownie, tym razem poprawnie. W warunkach przemys這wych taka sytuacja nie mo瞠 zosta dopuszczona, jako 瞠 nasze piwo rozleje si na pod這g, zanim kto r璚znie wy陰czy urz康zenie nape軟iaj帷e lub wygeneruje r璚znie duplikat komendy "STOP". System dwukierunkowy oszcz璠za materia造, pieni康ze i czas.

W sieci przemys這wej równie wa積a jest zdolno嗆 do wykrywania konfliktów. Je瞠li dwie komendy zderz si ze sob, sterownik PLC winien wys豉 ponownie komendy do urz康zenia wykonawczego do czasu, a nie uzyska potwierdzenia dostarczenia przez urz康zenie wykonawcze. Do tego czasu oczywi軼ie urz康zenie wykonawcze nie wykonuje procesu "STOP" i nadal nape軟ia butelk naszym piwem. Jednak odpowiednia konfiguracja sterowników sprawia, 瞠 w ko鎍u komenda zostaje dostarczenia do urz康zenia docelowego, która realizuje polecenie. Wtedy nape軟ianie butelek dalej przebiega pod kontrol i nikt nie musi p豉ka nad rozlanym... piwem.

W tym za這瞠niu musimy przyj望, 瞠 pracuje kilka lub kilkana軼ie dozowników, zaworów, czujników i sterowników PLC w naszej sieci. Operacje musz by wykonywane z maksymaln wydajno軼i i precyzj, gdzie opó幡ienia transmisji danych s jak najbardziej niekorzystne. Sie domowa czy biurowa nie musi spe軟ia takich kryteriów, poniewa nie ma tu zbytniej potrzeby wykrywania kolizji transmisji.

INNE CZYNNIKI
Koszty przestojów: Kiedy sie w biurze ulegnie uszkodzeniu, wyst瘼uje niedogodno嗆, z powodu której pewne dzia豉nia s niemo磧iwe do wykonania. Cz瘰to jednak pracownik potrafi w jaki sposób omin望 t niedogodno嗆, poprzez zmian zadania, wykonanie zadania bez korzystania z sieci, lub przenosz帷 si do innej sieci, a wi璚 dokona alternatywnego sposobu osi庵ni璚ia celu. Natomiast w sieci przemys這wej, przestoje s bardzo kosztowne. Linie monta穎we pracuj帷e w trybie ci庵造m mog by niezdatne do wykonywania swojego zadania, a zaburzenie procesów o krytycznych priorytetach prowadzi do utraty materia逝 i pieni璠zy.
We幟y na przyk豉d fabryk szk豉 hartowanego. Obróbka szk豉 od odlewu do procedury ci璚ia to proces d逝gotrwa造 a liczba sk豉dowych poszczególnych drobnych procesów jest wysoka. Szk這 jest ogrzewane, ch這dzone, kontrolowane pod wzgl璠em temperatury zgodnie z wymaganiami Klienta. Je瞠li linia produkcyjna gdzie si zatnie, szereg tafli szk豉 z grupy procesów ulegnie zniszczeniu, jako 瞠 do wszystkich produkowanych tafli szk豉 naruszony zostanie proces technologiczny.
Kiedy projektujemy sie przemys這w, musimy rozwa篡 opcje, które czyni sie wiarygodn, co zazwyczaj niestety wi捫e si ze wzrostem kosztów.

Bezpiecze雟two: W sieciach biurowych przesy豉ne dane s zazwyczaj wa積e i poufne, dlatego te sieci biurowe musz gwarantowa bezpiecze雟two przed nieautoryzowanym u篡ciem. Tak samo jest w sieciach przemys這wych. Zagro瞠niem dla bezpiecze雟twa w 鈔odowisku przemys這wym jest ryzyko, 瞠 pracownik mo瞠 z豉ma system przypadkowo i spowodowa np. ca趾owite zatrzymanie procesu.

Ró積ice w hali produkcyjnej i sklepie: Nie spodziewajmy si, 瞠 w 鈔odowisku przemys這wym kto b璠zie pracowa w eleganckich garniturach, drogich butach, jako 瞠 bardziej odpowiednie b璠 niebieskie d磨nsy i buty z metalowymi zabezpieczeniami na palce. Analogicznie jest w sieciach przemys這wych - trzeba bra pod uwag bardziej bezpiecze雟two ni wygl康. Przemys這we switche, kable, po陰czenia musz by odporne na trudne warunki przemys這we.

TROSKA O 吐ODOWISKO
Temperatura: Ciep這 i zimno, to dwa czynniki, które mog mie istotny wp造w na prac sieci przemys這wej. Zimno jest szczególnie szkodliwe, jako 瞠 sprz皻 i kable w niskich temperaturach mog si uszkodzi, powoduj帷 ich zniszczenia lub ograniczenia wydajno軼i. Wystarczy, 瞠 np. kabel podatny na niskie temperatury w miejscu przegi璚ia zacznie p瘯a wobec jego w豉軼iwo軼i fizycznych polegaj帷ych na kurczeniu sie w niskich temperaturach. Wysoka temperatura równie jest szkodliwa, poniewa izolacja zewn皻rzna mo瞠 ulec stopieniu, powoduj帷 luki w zabezpieczeniach oraz opó幡ienia w transmisji.

Substancje chemiczne mog powodowa zmiany strukturalne w os這nach przewodów, co powoduje skrócenie 篡wotno軼i przewodów i pogorszenie wydajno軼i. Niektóre rozpuszczalniki mog równie wywiera wp造w na same przewody metalowe, jako 瞠 przenikaj przez plastikowe os這ny, tak wi璚 os這ny takie nie s wtedy efektywne.

Promieniowanie, zw豉szcza ultrafioletowe (UV) s這neczne mo瞠 doprowadzi do odbarwiania i niszczenia os這ny przewodów. Jednocze郾ie du瘸 wilgotno嗆 pogarsza 篡wotno嗆 przewodów.

Warunki stawiane sieci przemys這wej s bardzo restrykcyjne, a sprz皻 biurowy nie zosta stworzony do takich warunków. Podj璚ie dzia豉 w celu fizycznej ochrony kabli i osprz皻u mo瞠 zminimalizowa lub nawet wyeliminowa negatywne skutki.

Pole magnetyczne generowane przez du瞠 silniki i urz康zenia pracuj帷e na wysokich napi璚iach, mog zniekszta販a transmisje w sieci, przez co informacje przesy豉ne przez sie mog by przek豉mywane.

Niektóre urz康zenia, mog generowa wibracje, które mog powodowa uszkodzenia os這n kabli i roz陰czanie si z陰czy, je郵i stosowane s nieodpowiednie. Do analizy takich potrzeb nale篡 bra pod uwag, co si dzieje w miejscu instalacji podczas normalnej pracy zak豉du.

INNE ISTOTNE RÓ烤ICE
Sie przemys這wa niemal zawsze jest skonfigurowana w topologii gwiazdy. Sie taka jednak ma wiele ró積ych opcji, aby móc dopasowa odpowiedni. Topologie te to: gwiazda, drzewo, linia, pier軼ie.

Nat篹enie pracy: Urz康zenia i osprz皻 biurowy zaprojektowany na niskie nat篹enie pracy, dla podstawowego u篡tkownika. Urz康zenia przemys這we wyst瘼uj dla ró積ych poziomów nat篹enia pracy tak wi璚 wyst瘼uj urz康zenia i osprz皻 na ci篹kie i lekkie typy.

Kable: Kable s klasyfikowane jako ci篹kie i lekkie. Lekkie kable przemys這we s wykonane w nieco lepszej jako軼i ni zwyk貫 kable biurowe. Niekiedy wystarczaj kable przeznaczone do biura, ale tylko w niektórych przypadkach. Kable ci篹kie s znacznie bardziej kosztowne ni lekkie, dlatego s u篡wane tylko wówczas, gdy jest to konieczne.

Z陰cza: Cz瘰to w sieciach przemys這wych wystarczaj zwyk貫 biurowe z陰cza, np. RJ-45. Standardowo jednak nie stosuje si biurowych z陰cz, a stosuje si z陰cza o wy窺zej wytrzyma這軼i. Oczywi軼ie koszty z陰czy do ci篹kich warunków równie s wy窺ze.

Sieci Ethernet szybko staj si znanymi i stosowanymi rozwi您aniami w fabrykach. Koszty, ilo軼i przesy陰nych danych a tak瞠 poprawa szybko軼i transmisji na magistrali zwraca si wielokrotnie. Sieci przemys這we s w stanie skutecznie radzi sobie w trudnych warunkach.

John Rinaldi (t逝m. Sebastian Czarnecki)
Na podstawie: intech

Zapraszamy do skomentowania artyku逝

Tre嗆 opini 
Popis 

Pozosta貫 artyku造 z tej kategorii