Industrial ethernet Zpracoval Dne Michal Dědek G461 Michal Dědek G461Podle: Průmyslová automatizace Doc. Ing. František Zezulka CSc. Vysoké učení technické v Brně (2000)

Úvodem: Ethernet je sériová sběrnice vyvinutá na konci 70. let firmou Xerox. Vychází ze specifikace IEEE pro fyzickou vrstvu a doplňuje ji o specifikace linkové vrstvy. Ethernet využívá nedeterministickou přístupovou metodu CSMA/CD (Carrier sense multiple access / collision detection). Použitá metoda CSMA/CD nezaručuje žádnému uzlu, že bude moci odvysílat to, co odvysílat chce tudíž ani negarantuje právo vysílání nejpozději v čase t tudíž ani negarantuje právo vysílání nejpozději v čase t Ethernet není použitelný tam, kde je zapotřebí odezva v určitém max. čase Ethernet není použitelný tam, kde je zapotřebí odezva v určitém max. čase například pro řízení výroby, technologických procesů

Ethernet poskytuje právo vysílat pouze s určitou pravděpodobností která je velmi vysoká při malé zátěži sítě ale klesá s rostoucí zátěží Ethernet není „stabilní“, s rostoucí zátěží jeho celková propustnost dokonce začíná klesat (cca od 70% využití) Ethernet není „stabilní“, s rostoucí zátěží jeho celková propustnost dokonce začíná klesat (cca od 70% využití) Výhodou nedeterministického řešení je jednoduchost, snadnost implementace je jednoduchost, snadnost implementace a také nízká cena a také nízká cena Ethernet může používat různá přenosová média koaxiální kabely, kroucenou dvoulinku, optická vlákna koaxiální kabely, kroucenou dvoulinku, optická vlákna předpokládá logicky sběrnicovou topologii předpokládá logicky sběrnicovou topologii Standardní přenosová rychlost je 10 Mbps. Standardní přenosová rychlost je 10 Mbps. Dále se vyvíjí existuje stomegabitový a gigabitový Ethernet existuje stomegabitový a gigabitový Ethernet

Ethernet v průmyslu? Při stále se zvyšujícím tlaku na cenu projektů a realizací průmyslové automatizace, nebude si průmysl moci již dlouho dovolit používat systémy, které jsou vyvinuté právě a jen pro účely automatizace a průmyslové použití. Jedním z ukazatelů tohoto trendu jsou vážné a stále častější snahy nabídnout v oblasti průmyslové komunikace Ethernet, TCP/IP a Internetové technologie jako komunikační systém mezi PLC, procesní instrumentací a operátorskou úrovní. Reálné použití ethernetu v průmyslové praxi umožnil ale až nástup tzv. Fast Ethernetu, s přenosovou rychlostí 100 Mbps a úpravy topologií sítí. Vzniká nový standart průmyslové komunikace – Industrial ethernet

Spolehlivost Industrial ethernetu Nedefinovaný okamžik přístupu je velmi omezujícím faktorem při řízení. Tento fakt se však dá obejít tím, že se celá síť Ethernet rozdělí pomocí mostů na logické segmenty. Zprávy se pak omezují jen na daný segment a tudíž i vznikající kolize, plynoucí z podstaty náhodného přístupu k médiu v síti Ethernet, se omezí na daný segment. Pravděpodobnost kolize se výrazně zmenšuje i při značném zatížení sítě. Spínače (směrovače nebo mosty) přepínají zprávu jen do toho segmentu, kde je adresát zprávy. Zprávy tedy zůstávají jen v nejmenším možném počtu segmentů. Zprávy tedy zůstávají jen v nejmenším možném počtu segmentů. Přepínaná struktura sítě Ethernet řeší tedy do značné míry průchodnost sítě a při extrémně vysokých rychlostech (Fast Ethernet 100 Mb/s) může zaručit režim blízký režimu v reálném čase. Přepínaná struktura sítě Ethernet řeší tedy do značné míry průchodnost sítě a při extrémně vysokých rychlostech (Fast Ethernet 100 Mb/s) může zaručit režim blízký režimu v reálném čase.

Industrial ethernet a přenos dat Ethernet nespecifikuje interpretaci obsahu datových souborů. Kupříkladu u fieldbusů je součástí specifikace 7. vrstvy m.j. definice datových typů. Podle této definice je kupř. analogová veličina vždy reprezentována datovým typem s pohyblivou řádovou čárkou dle normy IEEE 754, což každý účastník fieldbusu správně interpretuje. Další rozdíl je v tom, že zatímco fieldbusy jsou určeny především pro průmyslové sítě malého rozsahu, Ethernet je využíván v sítích rozsáhlejších a umožňuje bezproblémové napojení na Intranet/Internet. Jelikož ethernet i vlastní protokoly Internetu jako HTTP, FTP a SMTP využívají protokolů TCP/IP je napojení řídicích systémů přístrojů na Internet snazší při použití Ethernetu než při použití fieldbusu.

Výhody a nevýhody Ve srovnání s fieldbusy může Ethernet vykazovat tyto výhody: vyšší přenosová rychlost vyšší přenosová rychlost kompatibilita k dalším LANům a na Intranet a Internet kompatibilita k dalším LANům a na Intranet a Internet jednoduché a levné propojení na PC jednoduché a levné propojení na PC velká podpora různých médií velká podpora různých médií Mezi nevýhody Ethernetu ve srovnání s fieldbusy je možné jmenovat: nedefinovaný čas přístupu účastníka k přenosu nedefinovaný čas přístupu účastníka k přenosu neukončený vývoj (protokolů) a tím dal.í náklady na vývoj neukončený vývoj (protokolů) a tím dal.í náklady na vývoj délka datového pole není přizpůsobena potřebám průmyslové komunikace délka datového pole není přizpůsobena potřebám průmyslové komunikace vysoká cena implementace Ethernetu do čidel a akčních členů vysoká cena implementace Ethernetu do čidel a akčních členů

Závěrem Uvedené a ještě mnohé další vlastnosti Industrial ethernetu z něj činí úctyhodného konkurenta standardně používaným průmyslovým přenosovým systémům. Odkazy: Průmyslová automatizace (František Zezulka, VUT Brno) Průmyslová automatizace (František Zezulka, VUT Brno) Počítačové sítě (Jiří Peterka, MFF UK) Počítačové sítě (Jiří Peterka, MFF UK) Domovská stránka VŠB TU Ostrava Domovská stránka VŠB TU Ostrava