اتوماسيون صنعتي

Jonas Berge توضيح مي دهد كه چگونه IP-همگرا در همه جاي ميدان اتصال دستگاه را ساده مي كند. 

Ethernet-APL استقرار اضافي را آسان مي كندتصور كنيد در هر زماني بتوانيد يك حسگر اضافي، دوربين فيلمبرداري، دوربين حرارتي مادون قرمز، LiDAR 3D، شير خاموش، پنل HMI، ترازو، قدرت سنج، يا ريموت كنترل برق صنعتي كنترل كننده واحد بسته را در هر نقطه از كارخانه وصل كنيد فقط با يك دونه كوتاه كوتاه. سيم وصله سيم به نزديكترين جعبه اتصال در يك واحد فرآيند. امروزه چنين دستگاه هايي از سيگنال هاي مختلفي استفاده مي كنند: 4-20 ميلي آمپر، سيگنال باند پايه ويديويي (VBS)، Cat 5 اترنت، روشن-خاموش، Modbus/RTU، و Profibus-DP و غيره، اتصال به زيرساخت هاي سيم سيگنال مختلف كه ممكن است نزديك نباشد. در حال حاضر استقرار دستگاه هاي اضافي را به يك چالش تبديل مي كند. با Ethernet-APL، همه اين نوع دستگاه‌ها مي‌توانند زيرساخت شبكه لايه فيزيكي پيشرفته (APL) را در سراسر كارخانه به اشتراك بگذارند و استقرار اضافي را آسان كنند. بنابراين، APL براي نسل بعدي گياهان به چه معناست؟  سيگنال هاي مختلطساختن پنج يا چند زيرساخت سيگنال - كابل، سيني كابل و جعبه هاي اتصال - براي نيروگاه كه امروزه انجام مي شود، پيچيده و پرهزينه است. از آنجايي كه بسياري از اين نوع سيگنال ها ذاتاً ايمن نيستند، در عوض نصب ضد انفجار يا ضد شعله مورد نياز است كه پرهزينه است. حتي ممكن است چندين شبكه Modbus براي هر فروشنده وجود داشته باشد زيرا دستگاه هاي Modbus تمايل دارند شبكه يكساني را به اشتراك بگذارند. به طور مشابه، استقرار دستگاه‌هاي اضافي در يك كارخانه سال‌ها پس از نصب اوليه سيستم كنترل و ساير سيستم‌ها نيز پرهزينه است. در بسياري از موارد زيرساخت سيگنال مورد نياز ممكن است در مجاورت موجود نباشد، بنابراين اگر مي‌خواهيد براي مثال يك دوربين مادون قرمز براي تشخيص نشت يا نشت، يك سنسور پيشرفته يا يك آنالايزر گاز مستقر كنيد، زيرساخت سيگنال مناسب بايد گسترش يابد. سيگنال ويدئويي VBS، Modbus، يا هر چيز ديگري را مي توان به هر كجا كه نياز دارد بازيابي كرد. در دفتر، اترنت نه تنها شبكه هاي كامپيوتري بين ايستگاه هاي كاري، سرورها، و چاپگرهاي چند منظوره و غيره را به آرامي در اختيار گرفته است، بلكه سيستم هاي تلفن، دوربين هاي امنيتي تلويزيون مدار بسته، سيستم هاي كنفرانس ويدئويي و حتي ديوارهاي ويدئويي را نيز در اختيار گرفته است. نتيجه يك زيرساخت سيگنال واحد براي انواع دستگاه ها و سيستم هاي اداري است. استقرار دستگاه‌هاي اداري اضافي آسان است زيرا زيرساخت‌هاي اترنت مشابهي دارند. اين مثالي است براي اينكه اترنت در اين زمينه چگونه مي تواند باشد. Ethernet-APL براي اين ريموت كنترل ساگا زمينهاكثر سيستم‌هاي كنترل از قبل از اترنت معمولي (Cat 5) در اتاق مارشالينگ و اتاق كنترل براي زيرسيستم ورودي/خروجي، كنترل‌كننده‌ها، سرورها و ايستگاه‌هاي كاري استفاده مي‌كنند. اترنت معمولي براي اين زمينه مناسب نيست، بنابراين بايد به جاي آن از Ethernet-APL استفاده شود. چشم انداز براي Ethernet-APL يك شبكه IP همگرا در همه جا و تمام اترنت است كه در آن واحدهاي پردازش تنها به يك زيرساخت سيم كشي ساده نياز دارند و در آن داده ها از انواع دستگاه ها يك زيرساخت واحد Ethernet-APL را به اشتراك مي گذارند. انتظار اين است كه Ethernet-APL جاي همه چيز را در زمينه كارخانه هاي جديد و به جاي سيگنال هاي تركيبي گذشته بگيرد، درست مانند اترنت كه جاي همه چيز را در دفتر گرفت. يعني كنترل، ايمني، مانيتورينگ، ويدئو و برق موجود در همان دو سيم - يك شبكه چند منظوره واحد. اين باعث صرفه جويي مي شود، به ويژه با ايمني ذاتي. و براي مهندسان ابزار دقيق و كنترل افزودن انواع دستگاه ها به عنوان يك فكر بعدي در هر زمان در آينده آسان مي شود زيرا زيرساخت Ethernet-APL در سراسر كارخانه غير مجاز مي باشدa فراگير خواهد بود بنابراين هميشه يك سوئيچ ميدان APL در جايي در نزديكي وجود خواهد داشت كه مي توانيد به آن متصل شويد. . اين چشم انداز از همگرايي اترنت IP در همه جا كه در دفتر ديده ايم تقليد مي كند. اين توانايي براي افزودن آسان به حسگرها و ساير دستگاه‌ها كليد تحول ديجيتال، ديجيتالي شدن، ديجيتالي‌سازي، صنعت 4.0، انقلاب صنعتي چهارم يا هر چيزي است كه ترجيح مي‌دهيد آن را بناميد. يعني سنسورها، دوربين‌هاي ويدئويي، دوربين‌هاي مادون قرمز، دريچه‌هاي روشن و خاموش، پنل‌هاي HMI، ترازو، قدرت سنج‌ها و كنترل‌كننده‌هاي كوچك در ميدان همگي دستگاه‌هاي IP خواهند بود. وقتي همه چيز يك بسته IP باشد، همه مي‌توانند زيرساخت Ethernet-APL يكسان را براي انواع دستگاه‌هاي موجود در اين زمينه به اشتراك بگذارند. كاهش از 5 نوع مختلف زيرساخت سخت افزاري به يك زيرساخت سخت افزاري منجر به صرفه جويي در كابل هاي مشترك، جعبه هاي اتصال و مارشال مي شود. پروتكل هاي غير انحصاريبراي پروتكل هاي باس سنتي مانند Fieldbus، Modbus/RTU، Profibus-DP، و HART® و غيره، شبكه انحصاري است. همه دستگاه ها فيلدباس FOUNDATION، همه Modbus يا همه Profibus هستند. براي گذرگاه، هميشه يك پروتكل واحد است، هرگز يك تركيب در يك شبكه. اترنت و در نتيجه Ethernet-APL نيز متفاوت است. اين غير انحصاري است، به اين معني كه تركيبي از پروتكل هاي برنامه در حال استفاده است. يعني تركيبي از دستگاه‌هايي وجود دارد كه FOUNDATION Fieldbus Ethernet پرسرعت، HART-IP™، Modbus و PROFINET را به طور همزمان با هم ارتباط برقرار مي‌كنند. بسياري از دستگاه‌ها از پروتكل‌هاي متعدد پشتيباني مي‌كنند و برنامه‌هاي كاربردي متعددي را ارائه مي‌كنندهمزمان با استفاده از پروتكل هاي مختلف و نه تنها اين، دستگاه هاي زيادي وجود خواهد داشت كه همزمان از پروتكل هاي غير اتوماسيون استفاده مي كنند. دوربين‌هاي ويديويي ديجيتال از پروتكل حمل و نقل بلادرنگ (RTP) يا پروتكل پخش بلادرنگ (RTSP) استفاده مي‌كنند. يعني دوربين فيلمبرداري PROFINET يا دوربين مادون قرمز HART-IP وجود ندارد، بلكه يك دوربين فيلمبرداري يا دوربين مادون قرمز وجود دارد كه از شبكه Ethernet-APL مشابه دستگاه هاي PROFINET-IO و HART-IP استفاده مي كند. احتمالاً دوربين‌هاي ويديويي امنيتي محيطي را روي APL قرار نمي‌دهيد، اما دوربين‌هاي ويديويي APL ممكن است براي فرآيندهاي ويديويي مانند نظارت بر شعله‌ور شدن، خواندن برچسب‌هاي درام، كوره دوار و نظارت بر عملكرد زباله‌سوز استفاده شوند. يعني تركيبي از دستگاه‌ها كه تركيبي از داده‌ها را ارائه مي‌كنند، با استفاده از تركيبي از پروتكل‌هاي كاربردي، شبكه Ethernet-APL يكساني را به اشتراك مي‌گذارند. بنابراين، بسياري از دستگاه‌هاي نوآورانه جديدي كه در يك شبكه APL مشاهده مي‌كنيد، از HART-IP يا PROFINET-IO استفاده نمي‌كنند، اما همه آنها از يك شبكه مشترك استفاده مي‌كنند. همه دستگاه هاي موجود در شبكه نيازي به استفاده از يك پروتكل ندارند. نه حتي همه ابزار دقيق. يك فرستنده با استفاده از HART-IP و يك شير با استفاده از PROFINET-IO مي‌توانند بخشي از يك حلقه كنترل باشند، اما كنترل‌كننده در بين بايد بتواند هر دو پروتكل را مديريت كند. مارشال مجازيتوجه داشته باشيد كه همه ريموت كنترل از راه دور صنعتي داده‌هاي شبكه APL به سيستم كنترل‌هاي توزيع‌شده (DCS) يا تاريخ‌نگار مخابره نمي‌شوند، زيرا همه دستگاه‌ها به كنترل فرآيند مرتبط نيستند. داده‌هاي كنترل فرآيند به DCS مي‌رود، اما، براي مثال، ويديو لازم نيست به DCS يا تاريخدان برود. بسته‌هاي ويديويي احتمالاً به نرم‌افزار مديريت ويديو يا يك ضبط‌كننده ويديوي ديجيتال ساده مي‌روند – و ممكن است از آنجا به ايستگاه‌هاي كاري اپراتور DCS يا ديوار ويديويي بروند. يعني بسته ها به DCS، تاريخدان، VMS يا مقصد ديگر سوئيچ مي شوند. مديريت شبكه براي شبكه Ethernet-APL بايد پهناي باند را مديريت كند تا مطمئن شود كه تاخير براي كنترل فرآيند و عملكردهاي ايمني معرفي نشده است. در حال حاضر گياهان براي استفاده از Ethernet-APL طراحي شده اند، حتي اگر دستگاه ها هنوز در دسترس نيستند. اگر در حال طراحي يك كارخانه هستيد، ممكن است ايده خوبي باشد كه با استفاده از Ethernet-APL به عنوان IP همگرا در همه جا، اترنت-همه چيز، انتقال سيگنال براي ميدان بررسي كنيد. 

يوناس برگJonas Berge يك متخصص موضوع در تحول ديجيتال در صنايع فرآيندي، پذيرش فناوري و معماري هاي ديجيتال از جمله داشبورد، تجزيه و تحليل، رابط هاي نرم افزاري، پلت فرم هاي تاريخ نگار، شبكه هاي ابزار بي سيم، فيلدباس، مديريت هوشمند دستگاه، اكوسيستم هاي ديجيتال و اينترنت اشياء صنعتي است. (IIoT). او در حال حاضر مدير ارشد فناوري كاربردي كسب و كار راه حل هاي اتوماسيون امرسون در آسيا و اقيانوسيه است. جوناس بيش از سي سال تجربه در زمينه ابزار دقيق و كنترل دارد. جوناس يكي از اعضاي ارشد ISA است كه ريموت كنترل از راه دور صنعتي در كميته استانداردهاي ISA104 و ISA108 شركت دارد و در كميته راهبري گروه FieldComm در آسيا و اقيانوسيه حضور دارد. او يكي از معماران فيلدباس FOUNDATION است. او نويسنده كتاب «فيلدباس براي كنترل فرآيند: مهندسي، عمليات و نگهداري» است. او ويرايشگر استاندارد ANSI/ISA/IEC/TR 61804-6 است. او داراي حق ثبت اختراع در ارتباطات ايمني است و در سال 1999 جايزه ISA را براي برتري در اسناد دريافت كرد.