Ethernet w swoim założeniu powstał do celów typowo cywilnych, gdzie transmisja danych jest oparta o mechanizm CSMA/CD, który działa na zasadzie tak częstego powtarzania prób transmisji pakietu, aż ta się powiedzie. Z tego powodu czas potrzebny na dotarcie informacji od nadawcy do odbiorcy jest trudny do określenia, ponieważ zależy od opóźnienia dostępu do łącza (a może ono wystąpić w każdym urządzeniu pośredniczącym w transmisji pakietu).

Problemy z opóźnieniem dostępu do łącza i niemożnością określenia czasu transmisji danych w rozwiązaniach komercyjnego ethernet spowodowały, że firmy opracowały rozwiązania ethernetu przemysłowego, łącząc uniwersalność Ethernetu z wymaganiami stawianymi przez sieć przemysłową. Ich bazą jest opracowanie różnych form priorytetyzacji dla danych krytycznych a celem jest zmniejszenie opóźnień do 10ms a nawet do 1 ms. Pozostałe dane są przesyłane na standardowych zasadach zgodnych z zasadami typowego eternetu z użyciem protokołów TCP/IP.

Spis treści

• Synchronizacja czasowa
• Jakie są wymagania wobec sieci przemysłowych?
• Znaczenie sieci przemysłowych
• Jakie wymagania są stawiane siecią przemysłowym?

Synchronizacja czasowa

Jeżeli pewne dane płynące z kilku niezależnych punktów muszą być porównywane ze sobą, to wymagana jest synchronizacja czasowa. Różne opóźnienia tras powodują, że bezpośrednie ich porównanie nie da pożądanych rezultatów. Rozwiązaniem jest oznakowanie poszczególnych danych znacznikami czasowymi, które następnie będą mogły być przeanalizowane i uszeregowane w celu poprawnego porównania w punkcie centralnym.

Jakie są wymagania wobec sieci przemysłowych?

• Wysoka niezawodność
• Przewidywalność procesu komunikacji

Na jakie czynniki jest narażona sieć Ethernet w przemyśle?

• Zagrożenie czynnikami mechanicznymi
• Szeroki zakres temperatur pracy i jej zmienność
• Duża wilgotność z możliwością kondensacji pary
• Zakłócenia elektromagnetyczne
• Drgania, wstrząsy, uderzenia
• Zapylenie
• Naprężenia mechaniczne
• Opary chemiczne i oleje
• Materia biologiczna

Praca sieci przemysłowych wiąże się często ze specyficznymi warunkami:

• Praca pod ziemią
• Praca na morzu
• Praca w powietrzu
• Praca podczas ruchu

Znaczenie sieci przemysłowych

Pewne przesyłanie wiarygodnych informacji w systemie automatyki jest konieczne do prawidłowego prowadzenia procesu i jest krytyczne z punktu widzenia technologii, ekonomii i bezpieczeństwa.

Różnica między sieciami ogólnego przeznaczenia a sieciami przemysłowymi

W sieciach biurowych, domowych przesyła się rzadko duże ilości danych. Są to dokumenty, poczta elektroniczna, wydruki, pliki graficzne.

W sieciach przemysłowych dane przesyłane są z dużą częstotliwością o niewielkim rozmiarze. To wartości pomiaru, rozkazy sterujące maszynami i procesami. Często właściwa informacja w przemysłowych sieciach to jeden bit albo jedno słowo.

Dane przesyłane w sieciach biurowych i domowych nie podlegają tak krytycznym wymaganiom niezawodności i szybkości działania jak sieć przemysłowa. Opóźnienie wydruku dokumentu o 1s czy 10s nie stanowi zasadniczo problemu. Natomiast odnośnie sterowania procesami produkcyjnymi jest kluczowa.

Jakie wymagania są stawiane siecią przemysłowym?

• Odporność na czynniki środowiskowe w jakich jest zainstalowana
• Zdolność do przekazywania danych w maksymalnie krótkim czasie bez opóźnień wynikających z błędów transmisji lub przepustowością sieci
• Niezawodność działania w warunkach przemysłowych
• Redundantność w obszarach krytycznych w celu zapewnienia ciągłości transmisji
• Standaryzacja interfejsów
• Determinizm czasowy umożliwiający przewidywanie i powtarzalność czasu od wysłania do odbioru informacji
• Nadmiarowość umożliwiająca rozbudowę i przyłączanie nowych urządzeń oraz zwiększenie wymagań w zakresie ilości danych transmitowanych w sieci
• Centralne zarządzanie elementami aktywnymi w sieci

Jakie elementy struktury informacyjnej występują w sieciach przemysłowych?

• Urządzenia pomiarowe
• Urządzenia wykonawcze
• Urządzenia sterujące
• Urządzenia interfejsu użytkownika
• Bazy danych
• Serwery
• Systemy SCADA

 Jakie elementy występują w sieciach przemysłowych?

• Transmisja danych
  • Miedziane kable skrętkowe
  • Kable światłowodowe
  • Linie radiowe
• Konwertery mediów
  • Umożliwiają zmianę sposobu transmisji między różnymi systemami transmisji (elektryczny, świetlny, radiowy)
• Konwertery interfejsu
  • Umożliwiają podłączenie sieci do urządzeń stosujących różne interfejsy komunikacyjne.
• Topologia sieci najczęściej redundantna dla podwyższenia niezawodności.
• Urządzenia sieciowe
  • Przełączniki (ang. switch)
  • Rutery (ang. router)
  • Regeneratory (ang. repeater)
• Maszty, anteny
• Złącza, interfejsy, wtyki gniazda
• Szafy, koryta, panele krosownicze

Elementy wykorzystywane w sieciach przemysłowych powinny być dostosowane do panujących warunków. Producenci urządzeń sieciowych wypuszczają serie produktów przeznaczonych do zastosowań w przemyśle. 

Oferujemy kompleksowe wyposażenie, które będzie wspierać funkcjonowanie sieci przemysłowych: 

» Routery przemysłowe MOXA

» Komputery wbudowane MOXA

» Kompleksowe wyposażenie dla sieci przemysłowych MOXA

» BitStream Media konwertery

» Serwery portów szeregowych BitStream i MOXA

» Elementy tras kablowych BAKS