Opracowanie redakcja e-automatyka.pl 2012-03-06

Determinizm sieci: Nie tylko dla ruchu

Determinizm sieci: Nie tylko dla ruchu

Inżynierowie wiedzą, że Ethernet jest stabilny i dobrze znany w sieciach przemysłowych. Jednak budowa determinizmu w sieci w celu umożliwienia kontroli była problemem, który teraz jest już rozwiązywalny.

Ponieważ producenci wdrażają zautomatyzowany sprzęt, który zwiększa czas produkcji i dokładność, nadal używane są sieci deterministyczne, aby utrzymać szybkie tempo działania lini montażowych. Normalnie wykorzystuje się je do najbardziej wymagających zastosowań do pracy w czasie rzeczywistym. Obecnie jednak rozszerza się ten zakres o środowiska, w których celem jest zwiększenie szybkości produkcji.

Nie tak dawno temu, niektórzy obserwatorzy sugerowali, że wzrost prędności Ethernetu ograniczony jest popytem na połączenia deterministyczne. Choć szybkość zmian Ethernetu w zastosowaniach przemysłowych utrzymuje się, producenci, dostawcy i użytkownicy twierdzą, że rynek sieci deterministycznych rośnie zamiast zanikać. Dla niektórych użytkowników wizja nawet minimalnej poprawy stanowi zachętę do przejścia na sieć deterministyczną. Niektóre firmy na konkurencyjnych rynkach mogą zyskać niewielką przewagę dzięki zastosowaniu rozwiązań deterministycznych w celu zwiększenia wydajności. Kiedy komunikacja i procesy mogą być dokładniej kontrolowane, linie produkcyjne mogą działać nieco szybciej.

W dużych aplikacjach, użytkownicy zawsze starając się dostosowywać rzeczy do zwiększenia wydajności. Determinizm daje dodatkowy procent zysku. Korzyści takie można osiągnąć nawet w dziedzinach takich jak rurociągi ropy, gazu i sprzętu obronnego. Francuska firma Serimax, produkująca systemy spawalnicze uznała, że wprowadzenie komunikacji w czasie rzeczywistym jest konieczne do spełnienia wysokich wymagań przez sprzęt do budowy gazociągów i ropociągów. W systemie spawalniczym SX09 są gwa głowne elementy, z których jeden umiejscawia zespól spawalniczy wokół rury, a drugi - kompaktowy wózek - prowadzi palniki i wszystkie mechanizmy i napędy potrzebne do automatycznego działania. Te dwa podsystemy są kontrolowane przez deterministyczną sieć EtherCAT. Determinizm jest elementem krytycznym, ponieważ dane diagnostyczne pozwalają stwierdzić, że wózek, który jest zwykle regulowany 100 razy podczas jednego zadania, jest właściwie ustawiony i że spoiny są wykonane poprawnie.

Determinizm sieci jest również ważny w fabrykach, gdzie wytwarszane są systemy lądowe i pojazdy specjalistyczne. przykładowo pojazdy obronne produkowane są na linii produkcyjnej, która jest zarządzana przez system monitoringu dużej skali. Sterownik EtherCAT monitoruje stany i kontroluje ponad 15 analogowych i cyfrowych wejść i wyjść w każdym miejscu.

Wielu dostawców i organizacji opracowały warianty sieci Ethernet, które przynoszą deterministyczne funkcje we wszechobecnej sieci. Podczas gdy determinizm jest często wymagany w przypadku złożonych zadań, takich jak kontrola ruchu, zwolennicy pamiętają, że przecyzja tych sieci może pomóc osiągnąć większą płynność produkcji.

Na przestrzeniu lat ten typ wykorzystania siecia był wykorzystywany przy koordynowaniu ruchu lub w aplikacjach typu CNC. Dzis jednak użytkownicy uznają, że system deterministyczny może wyeliminować odpady, doprowadzić do lepszego pomiaru, do lepszej produkcji i zwiększyć ogólną wydajność niemal każdej wielkości systemu, od najprostrzego systemu PLC do najbardziej złożonego. W momencie, gdy są tworzone lub modernizowane linie produkcyjne, integratorzy muszą mieć pewność, że wszystkie aspekty systemu są lepsze. Szybka sieć nie pokona ograniczeń powolnego sprzętu, a także najlepszy szybki sprzęt nie będzie działał na szczytowych poziomach jeżeli polecenia nie dotrą na czas z powodu powolnej sieci.

Nie zawsze jednak jest możliwe zapewnienie wszystkich operacji w optymalnych cenach. Unikanie zatorów jest zawsze wyzwaniem w produkcji, jednak większym problemem jest tendencja do outsourcingu. Większość firm obecnie zleca zadania ustawiania linii produkcyjnych firmom zewnętrznym. Specjaliści ci mają dużo wiedzy na temat najnowszego sprzętu oraz wiedzy jak radzić sobie w wielu kwestiach, które pojawiają się niespodziewanie, ale często nie mają pełnego obrazu i pełnego zrozumienia całości. Tak więc jeśli nie ma ścisłej współpracy z doświadczonymi operatorami i menadżerami, mogą pojawiać się problemy. Jeśli maja oni wgląd tylko do określonego segmentu nie mogą zobaczyć co się dzieje z całym procesem. Może to skończyć się tak, że nowy segment będzie szybszy ale w innym miejscu wystąpi wąskie gardło o mniejszej przepustowości.

Deweloperzy muszą tak ustawić architekturę, aby wąskie gardła zostały wyeliminowane. Przewody mogą być przełamane, krytyczne węzły i serwery mogą ulec awarii. Planiści mogą tego uniknąć poprzez wybór architektury sieci Ethernet, która umożliwi reduntancję. Owszem działanie może ulec lekkiemu pogorszeniu, ale linie nie zostaną zamknięte, chyba że zagrożone będzie bezpieczeństwo i jakość. Kiedy zdaży się awaria dobre programy diagnostyczne ostrzegą menadżerów, aby mogli szybko wysłać personel techniczny. Szeroka gama komercyjnych narzędzi może zapewnić stałą diagnostykę w wielu instalacjach. Firmy dostarczające technolgie czasu rzeczywistego umożliwiają połączenia z narzędziami diagnostycznymi innych dostawców, koncentrujących się na zastosowaniach przemysłowych.

Umiejętność łączenia wielu typów urządzeń i przeprowadzania wielu różnych protokołów jest chyba największą zaletą sieci Ethernet. Nowe zakłady przemysłowe często zaczynają od ograniczonej komunikacji, ale ruch Ethernet jest następnie szybko rozszerzany do transmisji innych typów danych, a w tym bezpieczeństwa. Ethernet ma również swoją prędkość i dystans, dzięki czemu instalatorzy mogą umieszczać różne urządzenia tam, gdzie są potrzebne. To duży postęp w stosunku do dawnych sieci przemysłowych, która czasami wymaga bliskich lokalizacji węzłów tak, aby sygnał mógł dotrzeć na czas. Ethernet minimalizuje potrzebę powiązań miejsc w sieci. Sprawia to rónież, że dzielenie się wszystkimi typami danych jest prostrze. Pozwala to wykorzystywać pojedynczy kabel i pojedynczy dedykowany sprzęt. Służy to jednak jedynie do tworzenia autonomicznych rozwiązań, takich jak bezpieczeństwo funkcjonalne, monitoring stanu i systemy akwizycji danych. Z punktu widzenia użytkownika ogranicza to koszty i wysiłek programowania, przy jednoczesnym zwiększeniu skuteczności całego systemu. Dziś te podsystemu można implementować jako moduły oprogramowania w głównym kontrolerze a dane mogą być swobodnie przekazywane.

Zapraszamy do skomentowania artykułu

Treść opini 
Popis 

Pozostałe artykuły z tej kategorii