یک بازوی روباتیک را که خم و می چرخد تصور کنید ، با هر محور مجهز به درایوهای حرکتی بسیار دقیق ، سنسورها یا دید دستگاه ، انگار که یک سمفونی از حرکت بازی می کند. اما بدون داشتن "هادی" برای گفتن هر مؤلفه سیستم چه موقع و چگونه می تواند اقدامات مربوطه را انجام دهد ، بازو ممکن است برخورد شدید و ضایعات فلزی را انجام دهد.
در مقالات قبلی در سری کنترل زمان واقعی ، ما به ابزارهای کنترل زمان واقعی (RTC) که برای سنجش ، رانندگی و پردازش استفاده می شود ، نگاه کردیم. برای جمع آوری همه آنها به "فرمان" نیاز دارد: ارتباطات در زمان واقعی. در این مقاله ، ما از صنعت 4 استفاده خواهیم کرد. {4}} بر اساس ارتباط و کنترل در زمان واقعی به عنوان نقطه شروع بحث و گفتگو.
عواملی که در حال توسعه داده های بزرگ در اتوماسیون هستند
عملیات کارخانه بدون مداخله انسانی به دلیل اپیدمی محبوب شده است. جمع آوری و توزیع مناسب داده های بزرگ (تعریف شده توسط فرهنگ لغت آکسفورد به عنوان مجموعه داده های بسیار بزرگی که می توانند به صورت محاسباتی مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرند تا الگوهای ، روندها و همبستگی ها را نشان دهند ، به ویژه در رابطه با رفتار و تعامل انسان) می توانند از دوقلوهای دیجیتال ، اندازه گیری ، سرویس پشتیبانی کنند. شارژ و نگهداری پیش بینی. به عنوان مثال ، داشتن داده های بزرگ در دسترس امکان نظارت بر عملکرد اسلحه های رباتیک و شرایط عملیاتی سیستم و همچنین نرخ داده ها ، دما ، رطوبت ، لرزش و غیره را فراهم می کند و منجر به توسعه مدلهایی می شود که می توانند عملکرد آینده و شرایط عملیاتی را بر اساس پیش بینی کنند هوش مصنوعی که استفاده از داده های بزرگ (دوقلوهای دیجیتال) را یاد می گیرد. برای استفاده کامل از این مزایا ، لازم است که فناوری اطلاعات (IT) و فناوری عملیات (OT) ترکیب شود تا بتواند از پروتکل اینترنت (IP) و همچنین Edge RTC System پشتیبانی کند. از نظر منطقی ، این به آن و همگرایی OT گفته می شود.
در اترنت ، لایه های شبکه و حمل و نقل مدل Open Systems Interconnection (OSI) از پروتکل کنترل انتقال/پروتکل اینترنت (TCP/IP) پشتیبانی می کند ، بنابراین اترنت ذاتاً قادر به پشتیبانی از IPV4 (و IPv6) است. علاوه بر این ، توانایی انتقال مقدار مورد نیاز اطلاعات به طور قطعی این است که به همین دلیل است که اترنت صنعتی به یک استاندارد ارتباطی قابل توجهی در زمینه های همگرا اتوماسیون صنعتی تبدیل می شود. از بوس های میدانی سنتی هنوز برای برقراری ارتباط با دستگاه های لبه استفاده می شود زیرا زیرساخت های موجود به طور معمول از پروتکل های دو سیم استفاده می کنند و از TCP/IP بومی پشتیبانی نمی کنند. شکل 1 روشهای ارتباطی فعلی در اتوماسیون صنعتی را نشان می دهد.
روشهای ارتباطی فعلی در اتوماسیون صنعتی
نحوه اجرای ارتباطات صنعتی شروع به تغییر کرده است. اترنت تک جفت (SPE) ضمن پشتیبانی از سرعت سریعتر و مزایای بسیاری از اترنت صنعتی ، معماری های موجود دو سیم موجود را حفظ می کند. تشخیص میدانی پیشرفته از نظارت و عملکرد توزیع شده و متمرکز پشتیبانی می کند. و البته ، SPE می تواند از زیرساخت های دو سیم موجود ساخته شده از چندین پایه موجود در زمینه های موجود استفاده کند ، ارتقاء های محور همگرایی و به حداقل رساندن هزینه ها را ساده کند.
درک عمیق تر از اترنت
در حالی که اترنت در برنامه های سازمانی باز و همه گیر است ، در حال حاضر برای برنامه های کاربردی در زمان واقعی در دسترس نیست زیرا انتقال قاب های اترنت IT "بهترین تلاش" و کنترل نشده است. در هر صورت ، خطاها آزار دهنده هستند. برای OT در زمان واقعی ، خطاها می توانند عواقب جدی داشته باشند و حتی خطرناک باشند ، و سیستم های RTC به عنوان "هادی" سیستم نیاز به ارتباطات قابل اعتماد به عنوان "هادی" سیستم برای اطمینان از عملکرد سیستم در نظر گرفته شده دارند ، بنابراین از خرابی محصول یا آسیب به سیستم یا آسیب جلوگیری می کنند. به پرسنل از آنجا که اترنت به طور معمول در محیط های سازمانی یا مصرف کننده استفاده می شود ، چالش های زیست محیطی کمی وجود دارد. در مقابل ، سیستم های RTC اغلب در محیط های خشن قرار دارند.
نیاز به استحکام ، رفتار قطعی (به عنوان مثال ، قابلیت اطمینان در محدوده دمای گسترده ، در محیط های پر سر و صدا و کثیف) و نرخ داده های بالاتر باعث ظهور اترنت صنعتی شده است. صنعتی اترنت قطعی و قوی است و پهنای باند اضافی و اتصال IP ذاتی را برای استفاده کامل از سیستم های RTC فراهم می کند.
در اینجا نگاهی به ویژگی های زمان بندی و نحوه اعمال آنها در لایه فیزیکی اترنت (PHY) می پردازیم.
اهمیت ویژگی های زمان بندی
سه ویژگی مهم زمان بندی در یک سیستم RTC وجود دارد:
تأخیردر این زمینه ، مهم است که تأخیرهایی مانند تأخیر در انتشار را در نظر بگیرید: مدت زمان از زمان ورود داده ها به سیستم ، زیر سیستم یا جزء زیر سیستم تا زمان ترک آن. به عنوان مثال ، DP83826E 10Mbps/100Mbps Ethernet Phy تاخیر در سفر 208ns دارد. تأخیر کمتر می تواند باعث کاهش زمان چرخه یا افزایش تعداد گره های موجود در اتوبوس شود.
جبرگراییمهم نیست که اگر زمان ورود هر زمان که داده ها از سیستم عبور می کنند ، زمان تأخیر چقدر کم است. این تغییر در زمان ورود به عنوان جبرگرایی شناخته می شود. کمرنگ کم به معنای جبرگرایی خوب است. تعیین کننده کم به این معنی است که شما باید حاشیه کمتری را در سیستم ایجاد کنید تا در تغییر تأخیر تغییر کند. شکل 2 تأخیر (208ns) و تعیین کننده (2N ±) DP83826E را نشان می دهد. پروتکل های اترنت در زمان واقعی مانند Ethercat می توانند از ویژگی های تأخیر پایین و قطعی فیزیک اترنت استفاده کنند.
تأخیر و اطمینان آن
هماهنگ سازی همچنین برای پیوند دادن زمان کل یک سیستم یا چندین سیستم کامل با هم مزایایی وجود دارد. به منظور به حداکثر رساندن کارآیی و توان در ضمن اطمینان از عملکرد ایمن ، زیر سیستم های مختلف ممکن است نیاز به "دانستن" دقیقاً زمانی که زیر سیستم دیگری یک عمل را انجام می دهد. پروتکل های اترنت صنعتی همه از نوعی هماهنگ سازی پشتیبانی می کنند. شبکه حساس به زمان (TSN) نمونه ای از همگام سازی زمان برای سیستم های RTC است. انستیتوی مهندسان برق و الکترونیک (IEEE) 1588V2 ، پروتکل زمان دقیق (PTP) ، به نگه داشتن چندین دستگاه هماهنگ با یکدیگر کمک می کند ، و IEEE 802.1A ، همچنین به عنوان PTP عمومی (GPTP) شناخته می شود ، همگام سازی بیشتر برای برنامه های حساس به زمان را تسهیل می کند مانند RTC.
پایان
استقرار موفقیت آمیز RTC و ارتباطات ، سنگ بنای صنعت 4 است. {{1}. اما بیش از این که صنعت را فعال کند.