Przewodnik wyboru szaf i stojaków do DATA CENTER
Choć tematyka szaf może nie wydawać się ekscytująca, produkty te są bardzo ważne w...
czytaj więcejCzy jednoparowe sieci sprawdzą się jako standard dla automatyzacji produkcji?
Starsze sieci produkcyjne i przemysłowe muszą ewoluować, aby sprostać wymaganiom Przemysłu 4.0 i IoT. Jednoparowy Ethernet (SPE) zapowiada się jako technologia umożliwiająca opłacalną migrację z wielu starszych protokołów do jednego wspólnego. Odpowiada na potrzebę niezawodnej, bezpiecznej infrastruktury zapewniającej szerokopasmową komunikację, zasilanie i kontrolę dla urządzeń Edge. . Technologia Ethernet z pojedynczą parą pomoże zbudować niezbędne podstawy, aby przedsiębiorstwa mogły lepiej realizować cele inteligentnej produkcji i cyfrowo przekształcać swoje firmy. Przewidywało się, że jego dostępność i przyjęcie na rynku rozpocznie się w 2021 r lecz do teraz nie ma potwierdzonych informacji o możliwości jego użycia.
Kondycja sieci przemysłowych
Coraz więcej urządzeń produkcyjnych i przemysłowych jest podłączanych do sieci. Dzisiejsze OT są połączeniem Ethernetu i starszych protokołów Fieldbus. Jak obecnie wygląda środowisko? Pod względem nowych zainstalowanych węzłów, firma HMS Industrial Networks stwierdziła, że przemysłowy Ethernet po raz pierwszy przewyższył tradycyjne magistrale polowe w 2018 r., a postęp ten był kontynuowany w 2019 r. Obecnie utrzymuje się ze stałą stopą wzrostu na poziomie 20% i stanowi 59% światowego rynku, co daje wzrost o 7%.
Globalnie Ethernet / IP to największa przemysłowa sieć Ethernet z 15% udziałem w rynku, tuż za nią plasuje się PROFINET z 14%. Jak pokazuje wykres, inne znaczące technologie Ethernet obejmują EtherCAT, POWERLINK i Modbus-TCP, z których wszystkie wykazują stały wzrost.
Przede wszystkim rok 2019 był pierwszym rokiem spadku liczby nowych węzłów sieci obiektowych, które spadły o -5% w porównaniu do 6% wzrostu w 2018 r. Łącznie magistrale polowe stanowią obecnie 35% rynku światowego, co stanowi spadek o 7% w porównaniu z 7 % wzrost w przypadku przemysłowego Ethernetu. Wiodącą magistralą polową jest nadal PROFIBUS z 10% udziałem w światowym rynku, następnie CC-Link na 6% i Modbus-RTU na 5%. Technologie bezprzewodowe utrzymały 6% udział i również stale rosną na poziomie 30%.
To wszystko pokazuje, że sieci przemysłowe ewoluują w czasie, a ewolucja ta spowodowała stopniowe „chłodzenie” wdrożeń magistrali obiektowej, napędzane przez silniejszy rozwój przemysłowego Ethernetu. Jak zauważył Andres Hansson, dyrektor ds. Marketingu w HMS: „Przejście na przemysłową sieć Ethernet trwa nadal i jest napędzane potrzebą wysokiej wydajności oraz potrzebą integracji między instalacjami fabrycznymi a systemami IT / aplikacjami IoT”. Pojawienie się sieci Ethernet z pojedynczą parą obiecuje dalsze przyspieszenie tego przejścia.
Sprostanie wyzwaniu
Pojawienie się technologii Ethernet jednoparowej nastąpiło w odpowiednim czasie; można się pokusić o stwierdzenie, że zostało to nawet pozornie zaplanowane. Producenci są zarówno zachęcani, jak i po części zmuszani do przekształcenia infrastruktury sieciowej. Branże znajdują się na rozdrożu, a przestarzałe systemy i rozwiązania przestają być wystarczające. Firmy myślące przyszłościowo wdrażają procesy dokumentowania i zatrzymywania obecnej wiedzy technologicznej, jednak dla wielu jest mało prawdopodobne, aby zbiorowa wiedza została skutecznie przeniesiona na nową i niedoświadczoną osobę.
Aktualnie wiele firm zatrzymuje pracowników serwisów w celu wspierania przez nich sieci OT. To sprawia, że wielu producentów jest narażonych na niebezpieczeństwo, a to z kolei pcha ich ku zmianom. Rozwój znajduje odzwierciedlenie w pozytywnych wynikach biznesowych, które zapewniają inteligentna produkcja i transformacja cyfrowa. Przeszkodą są po części maszyny i urządzenia polowe połączone z zastrzeżonymi i starszymi protokołami sieciowymi, których nie da się łatwo zsynchronizować w celu „wprowadzenia” do systemów przedsiębiorstwa i uzyskania szczegółowych informacji oraz działań. Ethernet jednoparowy zapewnia protokół, który jest już zaznajomiony z przychodzącymi wykonawcami i przedstawia jasną i opłacalną ścieżkę migracji.
Jedna para w branży motoryzacyjnej
Przez dziesięciolecia okablowanie Ethernet wykorzystywało cztery skręcone pary miedzianych przewodów do przenoszenia danych i zasilania. Jednak jako przełomowa technologia i zmiana paradygmatu, Ethernet można teraz wdrożyć na pojedynczej zbalansowanej skrętce i pojedynczej parze Ethernet. W ostatnich latach przemysł motoryzacyjny jako pierwszy opracował i zastosował SPE, w tym przypadku dla sieci w pojazdach. Ta innowacja była napędzana rosnącą liczbą aplikacji i złożonością funkcji dodawanych do samochodów. Wraz z każdą wprowadzoną funkcją liczba podsystemów wzrastała wraz ze znacznie wyższymi wymaganiami dotyczącymi przepustowości. Obecne topologie magistrali i fragmentaryczna architektura sieci wdrożona w pojazdach były źle wyposażone, aby sprostać tym wymaganiom. Technologia musiała połączyć rosnącą liczbę odmiennych systemów i zapewnić wyższą przepustowość – a wszystko to w bardzo małych przestrzeniach. Siłą napędową było zmniejszenie liczby przewodów. Branża odpowiedziała, ustanawiając standard IEEE 802.3bw dla 100BASE-T1 dla sieci w pojazdach opublikowany w 2015 r. Ponadto ekosystem dostawców współpracował z producentami samochodów, aby opracować i skomercjalizować technologię z korzyścią dla branży.
Standard okazał się sukcesem. Jakie przepustowości osiąga?
Sukces przemysłu motoryzacyjnego ze SPE służy wzmocnieniu jego podstaw do zastosowania w przemyśle wytwórczym, procesowym i systemów sterowania. Podobnie, te branże wykorzystują technologię, aby uzyskać jedną konsekwentną sieć – od chmury do urządzenia – i wyprzeć dominujące starsze systemy. Tutaj wyższa przepustowość danych i wymagania dotyczące dostarczania energii są ze sobą nieuchronnie powiązane. Zgodnie z tymi celami utworzono grupę Ethernet Task Force w celu zbadania technologii fieldbus i stworzenia standardu dla SPE w celu zaspokojenia potrzeb sieci OT dla producentów i przemysłu przetwórczego, co doprowadziło do powstania i publikacji o IEEE 802.3cg, który zapewnia Połączenie Ethernet 10 Mb / s, a to osiąga pełny kilometr.
Ekonomia SPE
W porównaniu z zadaniem zakończenia 4-parowego kabla zgodnie ze standardami TIA-568A / B, 1-parowy kabel zakończony w terenie ze złączem typu LC będzie niezwykle prosty. Używając typowych narzędzi, można uczciwie powiedzieć, że ten sam technik będzie w stanie wykonać zakończenie SPE w znacznie mniej niż połowę czasu potrzebnego do zakończenia 4-parowego. Ponadto zakończenie złącza SPE będzie mniej podatne na błędy, minimalizując wszelkie poprawki. Ponadto, biorąc pod uwagę mniejszą wagę i rozmiar, można połączyć więcej ciągów kablowych. Wreszcie, 4-kanałowe kable pełniące rolę magistrali można wyciągać i rozdzielać w terenie, aby jeszcze bardziej przyspieszyć wdrażanie.
Bardzo istotnym aspektem technologii jest możliwość zdalnego zasilania urządzeń połączonych z siecią Ethernet jednoparową. Standard IEEE 802.3bu zapewnia opcję zdalnego zasilania prądem stałym przez połączenie SPE, zwane Power over Data Line lub PoDL. PoDL jest podobna do dobrze znanej i dobrze przyjętej technologii Power-over-Ethernet (PoE) dla standardowego Ethernetu. SPE i PoDL współpracują ze sobą jako technologie zapewniające zarówno jednoczesną transmisję danych, jak i zasilanie urządzenia przez to samo łącze.
Kolejną atrakcyjną perspektywą wdrożenia SPE jest możliwość ponownego wykorzystania istniejących mediów kablowych. W wielu dzisiejszych obiektach istnieje wiele starszych, jednoparowych skręconych kabli, zwykle ekranowanych, które prawdopodobnie mogą być ponownie wykorzystane jako nośniki kabli SPE. Na przykład wiele używanych lub porzucanych kabli RS-485 ma grubość 18 AWG, co czyni go dobrym kandydatem. Kable będą musiały zostać przetestowane, ale mają potencjał, aby spełniać parametry elektryczne w porównaniu ze standardem TIA-568.5 dla parametrów transmisji łącza 10BASE-T1L.
Biorąc pod uwagę ekonomię skali, niższy koszt mediów, większy zasięg, elastyczność projektowania, ponowne wykorzystanie kabli i zmniejszoną pracę instalacyjną, SPE będzie bardzo opłacalną alternatywą dla standardowych 4-parowych wdrożeń Ethernet do łączności z urządzeniami brzegowymi.
Przypadki użycia aplikacji
Jednoparowy Ethernet jest elastyczny w zastosowaniach związanych z automatyzacją produkcji i sterowaniem procesami przemysłowymi. Przewidywane aplikacje dla SPE obejmują podłączenie:
Oczekuje się, że SPE będzie kluczową technologią umożliwiającą producentom i zakładom przemysłowym:
Perspektywy i wnioski
Ethernet jednoparowy to technologia transformacyjna, która pojawi się w przyszłości dla producentów i zakładów przemysłowych. Inne segmenty rynku, takie jak transport kolejowy i automatyka budynków, również zaczną wdrażać sieci SPE w nadchodzących latach.
Pojawienie się jednoparowego Ethernetu spowoduje znaczącą ewolucję sieci produkcyjnej i przemysłowej. Edge toruje drogę do jednolitej sieci szkieletowej „od chmury do krawędzi”. Stworzy to podstawę dla Przemysłu 4.0 i IoT, umożliwiając przedsiębiorstwom zarówno dokładność ilościową, jak i czasową, aby zyskać większą kontrolę i wgląd w ich podstawowe procesy. Przygotowując się do przyjęcia i wdrożenia sieci Ethernet jednoparowej, możesz liczyć na to, że Panduit i nasi partnerzy dostarczą potrzebne Ci rozwiązania.
Choć tematyka szaf może nie wydawać się ekscytująca, produkty te są bardzo ważne w...
czytaj więcejW dzisiejszych czasach, złożoność i wymagania dotyczące infrastruktury teleinformatycznej w środowiskach przemysłowych są na...
czytaj więcejWydajna i funkcjonalna infrastruktura sieciowa to podstawa każdej nowoczesnej organizacji. W dobie cyfryzacji, gdzie...
czytaj więcej