IPC-ul “vorbește limba din teren”

14 OCTOMBRIE 2020

Dezvoltarea de dispozitive independente de protocol în epoca Industrie 4.0

În tehnologia de automatizare, computerele industriale (IPC) sunt conectate în rețea cu diferite dispozitive din teren într-o gamă largă de aplicații. Multitudinea de rețele industriale și protocoale înseamnă o mare provocare, dar familia de produse de carduri Ixxat INpact PC oferă o soluție elegantă.

Pentru o gamă largă de automatizări, rezolvarea sarcinilor complicate, în mod independent, aparține IPC-urilor. În general, acestea utilizează sisteme de operare standard (Linux sau Windows), dar, tot mai frecvent, sunt conectate folosind sisteme de comunicații standardizate, cu controlere de nivel superior. De aceea, este o nevoie tot mai mare pentru ca acestea să suporte diverse protocoale OT (Operational Technology), precum protocoalele Profibus sau Profinet. Familia de plăci IPC Ixxat INpact de la HMS Networks oferă o opțiune flexibilă și ieftină, deoarece suportă numeroase protocoale. Capabilitatea multi-rețea a dispozitivelor INpact se bazează pe procesorul multi-rețea Anybus NP40, de asemenea, produs de HMS Networks. Procesorul de rețea gestionează întreaga comunicație dintre IPC și rețeaua industrială. De asemenea, acesta facilitează o conexiune simplă între aplicațiile bazate pe PC sau aplicațiile embedded slave la EtherNet/IP, EtherCAT, Powerlink, Modbus-TCP, Profinet IRT, Profinet IRT Fibră Optică și Profibus.

Mai mult, familia de produse Ixxat INpact permite integrarea simplă și flexibilă a diferitelor soluții hardware. Este la fel de ușor să conectați dispozitive sau subsisteme ca module slave la rețele de nivel superior, precum să afișați date de proces în stațiile de control sau să înregistrați chiar și cele mai mari volume de date în sistemele de testare. În același timp, soluția este atât de flexibilă încât protocoalele pot fi la fel de ușor schimbate. Interfața programului rămâne aceeași. Actualizările periodice de firmware, care conțin și îmbunătățiri ale produsului, asigură interoperabilitatea cu cele mai noi standarde de rețea.

INpact cea mai flexibilă familie de plăci IPC

Plăcile sunt disponibile în trei versiuni și suportă interfețele – PCIe, Mini-PCIe și M.2 – existente pe majoritatea produselor. Plăcile Industrial Ethernet oferă două abordări complementare ale conectivității Ethernet industriale: există versiuni dedicate pentru fiecare standard Ethernet cu protocoale de rețea preinstalate sau versiunea CE (Common Ethernet), care permite, pur și simplu, descărcarea protocolului Ethernet industrial dorit, iar comutarea între toate protocoalele disponibile pentru Industrial Ethernet este simplificată. În prezent, sunt suportate EtherCAT, EtherNet/IP, Modbus TCP, Profinet și Powerlink, precum și Profibus. În același timp, fiecare versiune este implementată pentru un regim de operare în mod slave pentru protocoalele respective. În prezent, se pregătește o extindere pentru a include CC-Link și DeviceNet. Toate plăcile funcționează atât cu sistemele de operare standard Windows și Linux, cât și cu sistemul de operare în timp real INtime.

Interfața de programare în C permite dezvoltarea de software pentru dispozitive, indiferent de protocolul rețelei. Dacă dispozitivul urmează să fie utilizat într-un mediu cu un protocol de bus diferit, efortul de dezvoltare este minim. Gama de aplicații pentru noul “translator” de protocol este largă și variază de la producătorii de panouri HMI, echipamente complexe de măsurare, sisteme de analiză și management de înaltă calitate, până la sisteme de testare. Iată câteva exemple.

Dispozitive de automatizare a rețelei

Calculele complexe, de exemplu pentru aplicații complicate de mișcare, sunt adesea efectuate la fața locului de IPC-uri puternice, la comanda unui PLC. Chiar și procesele de măsurare cu analize complexe ale datelor primite, sunt aplicații standard pentru PC-urile industriale din zilele noastre. Rezultatele determinate sau valorile măsurate sunt trimise înapoi, către PLC. Totuși, IPC-urile standard nu dispun adesea de interfața necesară de înaltă performanță pentru rețelele industriale. Acum, cu ajutorul plăcilor INpact, pot fi integrate interfețe adecvate pentru o anumită aplicație, în funcție de cerințele hardware și de magistrala de comunicație. Performanța ridicată a cardurilor INpact permite transferuri de date la viteze foarte mari. În funcție de aplicație, aici pot fi gestionate date ciclice de intrare/ieșiere (I/O) la intervale foarte scurte de timp, cum ar fi, de exemplu, datele provenite de la senzori cu rate de eșantionare ridicate. Chiar și datele cu ciclu asimetric, precum algoritmi sau date de audit pot fi transmise rapid în acest mod.

Panouri PC

În zilele noastre, panourile PC sunt cele mai folosite instrumente de către operatorii de mașini/echipamente, în multe domenii ale tehnologiei de automatizare. De obicei, acestea sunt conectate la un IPC care controlează operarea și afișarea datelor mașinii. În multe cazuri, ar putea fi necesar ca panoul PC să acceseze direct datele provenite de la senzori și actuatoare, dar acest lucru ar necesita timp și efort considerabil pentru dezvoltare. Și în acest caz, cardurile INpact “scutesc” producătorul în a mai furniza hardware de rețea special și protocoalele asociate. Compatibilitatea necesară cu rețeaua de la fața locului se realizează cu ușurință, utilizând o placă “plug-in”, care permite producătorilor de dispozitive să ofere un portofoliu larg de produse cu timpi de dezvoltare scurți și costuri de dezvoltare reduse.

Edge Gateway

Gateway-urile Edge (aflate la marginea rețelei) sunt dispozitive esențiale în Internetul Lucrurilor (IoT), acestea preluând rolul de intermediar între lumea IT și lumea OT, cu alte cuvinte, conectează sectorul de producție cu dispozitivele aflate în teren. Gateway-urile înregistrează informații despre procesul de producție și dispozitivele implicate. După pregătirea și analiza corespunzătoare a datelor, acestea sunt trimise către aplicațiile care fac parte din lumea IT. Ca elemente cheie, gateway-urile de margine livrează date de bază pentru toate operațiunile ulterioare, cum ar fi, de exemplu, calculele complexe pentru mentenanța preventivă. Prin urmare, gateway-ul edge în sine, trebuie să fie robust, fiabil, capabil să fie diagnosticat și întreținut de la distanță – cerințe pe care le oferă și un IPC local. Ceea ce-i lipsește unui IPC, este opțiunea unei integrări flexibile în structurile OT existente și viitoare. Plăcile INpact reduc acest decalaj, deoarece oferă posibilitatea de a transfera volume mari de date prin protocoale diferite cu orice hardware PC preferat. Interogarea informațiilor de diagnoză prin intermediul unui API disponibil permite integrarea perfectă în diverse aplicații de mentenanță.

Anybus NP40

Procesorul multi-rețea Anybus NP40 de la HMS Networks este destinat producătorilor de dispozitive de automatizare, care acordă o mare atenție integrării pe scară largă a tehnologiei. NP40 se adresează în special fabricanților de dispozitive cu volume de producție medii până la mari. Acest procesor de rețea este o opțiune flexibilă și ieftină pentru integrarea dispozitivelor de automatizare într-o mare varietate de rețele industriale. Deoarece NP40 gestionează independent întreaga comunicație de rețea, acesta eliberează procesorul gazdă al dispozitivului de automatizare de această sarcină. Anybus NP40 este proiectat pentru cerințele ridicate ale protocoalelor Ethernet în timp real, precum și pentru comunicațiile TCP/IP, în care sunt procesate cantități mari de date. Procesorul oferă performanțe ridicate, flexibilitate mare și consum redus de putere.

Anybus NP40 este un procesor de rețea “single chip” bazat pe tehnologie Flash și conține un nucleu ARM Cortex-M3 de înaltă performanță și un FPGA. Unitatea FPGA este utilizată pentru a implementa diferitele interfețe Ethernet fizice, inclusiv switch-ul integrat de timp real, iar nucleul ARM este utilizat pentru a gestiona protocolul și stivele de aplicații. Deoarece NP40 este bazat pe tehnologie flash, dispozitivele de automatizare cu implementare NP40 pot fi reprogramate pentru diferite rețele Ethernet industriale. Aceasta înseamnă că o singură platformă hardware poate suporta mai multe rețele, prin încărcarea, pur și simplu, a noului firmware. Pentru rețelele în timp real de înaltă performanță, arhitectura procesorului permite schimbul de date fără nicio întârziere. Anybus NP40 suportă următoarele protocoale industriale Ethernet: Profinet, EtherNet/IP, EtherCAT, Modbus-TCP, Powerlink, CC-Link IE Field și BACnet/IP precum și sistemele industriale de rețea (fieldbus) Profibus, DeviceNet, CANopen, și CC-Link.

Autori:
Mario Klug, Senior Manager Product Marketing Boards la Rutronik
Thilo Döring, CEO HMS Industrial Networks

Rutronik |  https://www.rutronik.com

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile necesare sunt marcate *

  • Folosim datele dumneavoastră cu caracter personal NUMAI pentru a răspunde comentariilor/solicitărilor dumneavoastră.
  • Pentru a primi raspunsuri adecvate solicitărilor dumneavoastră, este posibil să transferăm adresa de email și numele dumneavoastră către autorul articolului.
  • Pentru mai multe informații privind politica noastră de confidențialitate și de prelucrare a datelor cu caracter personal, accesați link-ul Politica de prelucrare a datelor (GDPR) si Cookie-uri.
  • Dacă aveți întrebări sau nelămuriri cu privire la modul în care noi prelucrăm datele dumneavoastră cu caracter personal, puteți contacta responsabilul nostru cu protecția datelor la adresa de email: gdpr@esp2000.ro
  • Abonați-vă la newsletter-ul revistei noastre