تفاوت بین اترنت صنعتی و فیلدباس صنعتی

I. مقدمه

در زمینه اتوماسیون صنعتی، اترنت صنعتی و فیلدباس های صنعتی دو فناوری ارتباطی رایج هستند که هر کدام دارای مزیت های متمایز و سناریوهای قابل اجرا هستند. این مقاله مقایسه و تجزیه و تحلیل دقیق این دو فناوری را از منظرهای متعدد انجام می دهد و خوانندگان را قادر می سازد تا درک عمیق تری از تفاوت های آنها به دست آورند.

II. تعاریف و بررسی اجمالی

اترنت صنعتی

اترنت صنعتی یک شبکه منطقه و واحد قوی مبتنی بر IEEE 802.3 (اترنت) است که به طور خاص برای ارتباطات و انتقال داده در سیستم‌های اتوماسیون و کنترل صنعتی طراحی شده است. ترکیبی از نقاط قوت فناوری اترنت سنتی-مانند پهنای باند بالا، قابلیت اطمینان بالا، و مقیاس پذیری آسان-در حالی که برای پاسخگویی به نیازهای منحصر به فرد اتوماسیون صنعتی بهینه شده و بهبود یافته است. اترنت صنعتی از طریق پروتکل‌های ارتباطی استاندارد و رابط‌های سخت‌افزاری، اتصال و تبادل اطلاعات بین دستگاه‌ها را امکان‌پذیر می‌کند و در نتیجه کارایی تولید را افزایش می‌دهد و هزینه‌های نگهداری را کاهش می‌دهد.

فیلدباس صنعتی

فیلدباس صنعتی یک پروتکل شبکه ارتباطی است که در اتوماسیون صنعتی، عمدتاً برای تبادل داده و ارتباط بین دستگاه‌های صنعتی استفاده می‌شود. تجهیزات و سنسورهای صنعتی مختلف مانند PLC ها (کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی)، سنسورها و محرک ها را متصل و کنترل می کند و انتقال و کنترل داده ها را بین دستگاه ها تسهیل می کند. هدف فیلدباس صنعتی افزایش کارایی، قابلیت اطمینان و انعطاف پذیری سیستم های اتوماسیون و در عین حال کاهش هزینه های نصب و نگهداری است. پروتکل های فیلدباس صنعتی رایج عبارتند از PROFINET، Modbus TCP و EtherNet/IP.

III. مقایسه ویژگی های فنی

روش ارتباط

اترنت صنعتی:از توپولوژی‌های ستاره، حلقه یا درخت برای اتصال چندین دستگاه از طریق سوئیچ استفاده می‌کند و ارتباطات و تبادل داده را امکان‌پذیر می‌سازد. این ساختار مقیاس پذیری و قابلیت اطمینان بالایی را فراهم می کند.

فیلدباس صنعتی:از یک ساختار گذرگاهی استفاده می کند که چندین دستگاه را از طریق یک اتوبوس واحد برای ارتباطات و تبادل داده به هم متصل می کند. این ساختار در حالی که نسبتا ساده است، مقیاس پذیری محدودی را ارائه می دهد.

سرعت ارتباط

اترنت صنعتی:از فناوری انتقال{0}بالا استفاده می‌کند که معمولاً با سرعت 100 مگابیت در ثانیه یا بالاتر کار می‌کند و می‌تواند به 1 گیگابیت در ثانیه یا بیشتر برسد. این امر اترنت صنعتی را قادر می‌سازد تا نیازهای برنامه‌هایی را که به سرعت انتقال داده بالایی نیاز دارند، برآورده کند.

فیلدباس صنعتی:معمولاً از روش‌های ارتباط سریالی با نرخ داده کمتر، معمولاً زیر 10 مگابیت در ثانیه استفاده می‌کند. در حالی که برای نیازهای استاندارد کنترل اتوماسیون صنعتی کافی است، در سناریوهای{2}} انتقال داده با سرعت بالا کوتاه است.

قابلیت{0}زمان واقعی

اترنت صنعتی:عملکرد زمان واقعی نسبتاً ضعیف‌تر است، اما می‌تواند الزامات زمان‌بندی سخت‌گیرانه را از طریق فناوری‌ها و پروتکل‌های تخصصی (مثلاً همگام‌سازی زمان و کنترل حلقه بسته{3}) برآورده کند.

فیلدباس صنعتی:عموماً عملکرد{0}زمان واقعی قوی را ارائه می‌دهد که نیازهای کنترل زمان واقعی اتوماسیون صنعتی را برآورده می‌کند.

حجم داده ها

اترنت صنعتی:مناسب برای سناریوهایی با حجم داده‌های زیاد، که می‌تواند مقادیر قابل‌توجهی از داده‌های-زمان واقعی و غیرواقعی- را مدیریت کند.

فیلدباس صنعتی:در درجه اول برای سناریوهایی با حجم داده های کوچکتر مناسب است، که عمدتا سیگنال های کنترلی و اطلاعات وضعیت را در بسته های داده کوتاه ارسال می کند.

توپولوژی

اترنت صنعتی:پشتیبانی از توپولوژی های متعدد، مانند ساختارهای ستاره، حلقه یا درخت، برای تطبیق شبکه های صنعتی در مقیاس ها و پیچیدگی های مختلف.

فیلدباس صنعتی:به طور معمول از یک ساختار اتوبوس، دارای یک توپولوژی نسبتا ساده استفاده می کند.

امنیت و قابلیت اطمینان

اترنت صنعتی:بر امنیت داده ها و حفاظت از شبکه از طریق رمزگذاری، احراز هویت و کنترل دسترسی برای اطمینان از ایمنی شبکه صنعتی تاکید می کند. مکانیسم های افزونگی و توپولوژی های شبکه بسیار قابل اعتماد، قابلیت اطمینان و پایداری انتقال داده را تضمین می کنند.

Industrial Fieldbus: مقداری امنیت و قابلیت اطمینان را ارائه می دهد، اگرچه در مقایسه با اترنت صنعتی کمی قوی تر است.

IV. مقایسه دامنه برنامه

هر دو اترنت صنعتی و فیلدباس صنعتی کاربردهای گسترده‌ای در اتوماسیون صنعتی پیدا می‌کنند، اگرچه هر کدام اولویت‌های متفاوتی را ارائه می‌کنند. اترنت صنعتی برای سناریوهایی که نیاز به سرعت انتقال داده بالا، قابلیت اطمینان و امنیت{1}} مانند بخش های تولید، انرژی و نیرو و حمل و نقل دارند، مناسب تر است. فیلدباس صنعتی، برعکس، در برنامه‌هایی که نیاز به عملکرد واقعی و دقت کنترل در زمان واقعی- مانند کنترل فرآیند و سیستم‌های کنترل روباتیک دارند، برتر است.

V. نتیجه گیری

به طور خلاصه، هم اترنت صنعتی و هم فیلدباس های صنعتی دارای مزایا و سناریوهای کاربردی متمایز در اتوماسیون صنعتی هستند. انتخاب فناوری مناسب مستلزم بررسی همه جانبه و مبادله-بر اساس شرایط و زمینه های خاص برنامه است. علاوه بر این، با ادامه تکامل و پیشرفت فناوری اتوماسیون صنعتی، این دو فناوری به طور فزاینده ای همگرا و بهینه می شوند و حرکت جدیدی را به توسعه اتوماسیون صنعتی تزریق می کنند.