Ethernet menjadi teknologi jaringan yang semakin penting dalam aplikasi industri.
Dalam bidang kontrol gerakan, Ethernet, fieldbus, dan teknologi lainnya-seperti Peripheral Component Interconnect (PCI)-secara historis telah bersaing untuk menangani beberapa beban kerja paling berat dalam sistem kontrol dan otomasi industri. Aplikasi kontrol gerakan memerlukan determinisme-jaminan bahwa jaringan akan mengirimkan beban kerja ke node yang ditentukan secara tepat waktu-yang penting untuk memastikan posisi dipertahankan, yang pada gilirannya memastikan penghentian pengemudi secara tepat, akselerasi/deselerasi yang tepat, dan tugas lainnya.
Standar IEEE 802.3 Ethernet tidak pernah memenuhi persyaratan ini. Meskipun peralihan-dupleks penuh dan domain tabrakan terisolasi telah menggantikan lapisan tautan data CSMA/CD yang sudah ketinggalan zaman, protokol ini masih kurang dapat diprediksi. Selain itu, kompleksitas TCP/IP yang tinggi dalam tumpukan biasa tidak dioptimalkan untuk transmisi lalu lintas-waktu nyata yang andal. Oleh karena itu, arsitektur kontrol berbasis fieldbus dan PC dengan kartu PCI berbasis ASIC telah lama menjadi solusi umum untuk kontrol gerakan.
Solusi Ethernet, mulai dari EtherNet/IP® hingga EtherCAT®, mengatasi kekurangan ini dengan caranya yang unik. Meskipun Industrial Ethernet menawarkan beberapa keunggulan lain dibandingkan teknologi alternatif, namun masih jauh dari mendominasi pasar kontrol gerak. Mari kita periksa tiga alasan mengapa hal ini dapat-dan akan-meningkatkan penerimaan di tahun-tahun mendatang.
1
Konvergensi Daripada Peningkatan Kompleksitas
Seiring berjalannya waktu, meningkatnya interkoneksi antara TI perusahaan dan lantai pabrik telah menghasilkan sistem yang lebih kompleks, sering kali melibatkan gabungan teknologi Ethernet standar, Ethernet industri, dan fieldbus. Misalnya, sebuah mesin mungkin menggunakan:
Jaringan seperti itu rumit, serta mahal untuk disiapkan dan dipelihara. Setiap protokol memerlukan prosedur implementasi, personel instalasi, dan pelatihannya sendiri. Sebaliknya, Ethernet menawarkan kemungkinan untuk menggabungkan berbagai jaringan-seperti jaringan untuk kontrol gerakan dan keselamatan-menjadi infrastruktur-yang hemat biaya dan lebih mudah untuk dihubungkan, didukung secara luas oleh vendor, dan dapat disesuaikan dengan kebutuhan di masa depan.
Ethernet menawarkan kemungkinan konvergensi jaringan yang berbeda.
Protokol EtherNet/IP memberikan contoh bagaimana konvergensi dapat dimanfaatkan sepenuhnya dalam praktiknya. Dengan menggunakan teknologi Ethernet standar seperti TCP/IP dan UDP/IP, dilengkapi dengan fitur seperti CIP Sync (untuk mencapai sinkronisasi protokol waktu yang tepat melalui jam terdistribusi IEEE 1588), sistem switch terintegrasi dapat mengakomodasi aplikasi komersial dan industri secara bersamaan.
2
determinisme untuk Aplikasi Kontrol Gerak
Kontrol gerak bergantung pada komunikasi yang tepat. Ketepatan ini didukung oleh penjadwalan berbasis-slot-waktu, yang mana setiap perangkat memiliki jadwal dalam kebijakan penjadwalan untuk berkomunikasi dengan perangkat lain. Penggerak dan pengontrol servo ini menghitung waktunya masing-masing, yang darinya nilai ∆T dari fungsi kontrol dapat diturunkan. Namun, jika transmisi data menjadi tidak dapat diprediksi, hasilnya mungkin hilang; oleh karena itu, determinisme diperlukan untuk memastikan stabilitas loop.
Ethernet mampu mendukung aplikasi kontrol gerakan yang menuntut di pabrik.
Dalam beberapa kasus, penerapan IEEE 1588 di EtherNet/IP melalui sirkuit akselerator yang terintegrasi langsung ke chip Intel® hanyalah salah satu mekanisme umum yang digunakan solusi Ethernet untuk menegakkan determinisme. Pemrosesan-kecepatan nyata-kecepatan tinggi EtherCAT adalah contoh lain bagaimana kinerja yang konsisten dan dapat diprediksi dicapai dalam aplikasi kontrol gerakan. EtherCAT mengatasi keterbatasan fisik yang ketat dari komunikasi terpusat berbasis PCI-yang memerlukan komunikasi cepat antara unit pemrosesan mesin dan prosesor servo dengan tetap menjaga jarak pendek.
Jason Goerges menjelaskan dalam artikel yang diterbitkan di *Desain Mesin* pada tahun 2010:
Arsitektur prosesor terdistribusi berbasis EtherCAT-menawarkan bandwidth tinggi, sinkronisasi, dan fleksibilitas fisik, menyaingi kemampuan kontrol terpusat sekaligus menawarkan keunggulan jaringan terdistribusi.
Faktanya, beberapa prosesor yang menggunakan pendekatan ini dapat mengontrol hingga 64 sumbu yang sangat terkoordinasi-termasuk posisi, kecepatan, dan loop arus serta pergantian-pada kecepatan pengambilan sampel dan pembaruan 20 kHz.
3
-Keberlangsungan Jangka Panjang untuk IIoT
Sejak dimulainya sebagai teknologi jaringan area lokal (LAN), Ethernet telah mengalami serangkaian perkembangan. Mengingat komponen fieldbus tradisional saat ini diproduksi dalam skala kecil dan PCI berisiko menjadi arsitektur standar industri yang sudah ketinggalan zaman, Ethernet telah berevolusi hingga kini mampu sepenuhnya melayani Industrial Internet of Things (IIoT) berbasis IP.
Penyempurnaan mendatang-seperti jaringan-yang sensitif terhadap waktu, yang akan menyempurnakan IEEE 1588 dan mendukung kemungkinan konvergensi jaringan-juga menjadikan Ethernet pilihan ideal untuk aplikasi kontrol gerakan saat ini dan di masa depan. Hal ini tidak berarti bahwa fieldbus dan PCI akan hilang; sebaliknya, seiring dengan beralihnya industri otomasi ke arah IIoT, keunggulan Ethernet akan terus berkembang.