(أ) نظام Ethernet for Control Automation Technology) هو نظام حقل ذي أداء عال يستخدم على نطاق واسع في التشغيل الآلي الصناعي، وهو مصمم لتيسير الاتصال في الوقت الحقيقي بين مراقبي الأراضي البرمجيين ومختلف أجهزة التشغيل الآلي، وتجعله سماته الفريدة مثالياً لشبكات PLC التي يتسم فيها التوقيت والموثوقية بأهمية حاسمة، وقد أصبحت هذه التكنولوجيا في الأصل منفتحة على نطاق العالم،

ما هي (إيثر CAT)؟

Ethernet is an open Ethernet-based protocol that overcomes the limitations of traditional Ethernet in industrial realtime applications. Standard Ethernet uses a master-slave polling mechanism, where the master must send a frame to each slave and wait for a response, resulting in significant latency as the number of slaves increases. EtherCAT turns this model by using a processing-on-f1]

وقد استحدث البروتوكول بواسطة آلية بيكهوف في عام 2003 وموحدة بوصفها IEC 61158، وهو يدعم الاتصالات الكاملة وغير المتطورة على كابلات الشبكة الإثيرية الموحدة (Cat5e or better) ولأنه يستخدم أجهزة قياسية للشبكة الإثيرية في الطبعة المادية، فإنه يدمج بلاسقة مع الهياكل الأساسية القائمة لتكنولوجيا المعلومات، مع توفير الأداء المحدد اللازم لمراقبة الحركة والآليات والتشغيل الآلي.

الهيكل التنظيمي لبروتوكول إركودا

ويبنى برنامج العلاج الطبيعي على نموذج ثلاثي المراحل يرسم خريطة للنموذج المرجعي للمبادرة: طبقة الجسم، طبقة وصل البيانات، طبقة التطبيق، ويساعد فهم هذه الطبقات المهندسين على تصميم شبكات قوية عالية السرعة من PLC.

الفيزيائية

ويستخدم الاتحاد الأوروبي للتعلم الطبي مكونات قياسية لطبقات الأشعة (100BASE-TX أو 100BASE-FX) تعمل على 100 ميل مربع/وعلى أساس كامل، ويدعم الكابلات الملتوية من النحاس للمسافات تصل إلى 100 متر لكل جزء، كما يمكن استخدام البروتوكول أيضاً مع 1000 بيزو-ت (Gigabit Ethernet) في حالة تنفيذ الكابلات.

(أ) طبقة وصل بيانات (إثر CAT) هي حيث يتم تجهيزها على الفور، وكل جهاز عبيد يحتوي على رقاقة مراقِب (إثيرك) يقرأ الإطار الجديد لشبكة (إيثريت) أو يستخرج أو يُدرج بيانات في موقعه المُعين، ويُرسل الإطار إلى العبيد التالي، ولا يُخزن ويُرسل، ويُعدّل في الوقت الحقيقي عندما يمرّ بجهاز التصوير الرقميّ.

وللإبقاء على التزامن عبر الأجهزة، ينفذ برنامج إيثرتكس آلية موزعة للساعة، ويتم نشر ساعة مرجعية في الماجستير تلقائياً على جميع العبيد، وتحقيق دقة المتزامنة على نحو أفضل من ميكروات واحد، وهذا أمر حاسم بالنسبة لمراقبة الحركة المتعددة الضرائب، حيث يتطلب تنسيق الحركة توقيتاً دقيقاً.

الطلب

وعلى نطاق طبقة الربط بين البيانات، تستخدم طبقة تطبيقات نظام إيثرتيكا صورة من الأجهزة شبه الكانتوبين (CoE) - كانوبين على EtherCAT) أو صورة محركية للسيرفو (SoE - Sercos over EtherCAT) لوصف البارامترات المستخدمة في الأجهزة وأغراض الاتصالات، وتعالج طبقة التطبيقات أجسام البيانات المتعلقة بالتبادل الدوري وأجسام بيانات الخدمة (SDO) من أجل وضع معايير برمجة واسعة النطاق.

أهم المعالم والمنافع للشبكات العالية السرعة

ويوفر برنامج " إيثرت أطباء بلا حدود " مزيجاً من السمات التي تميزه عن سائر حافلات الحقل وبروتوكولات الشبكة الصناعية، وقد أدرجت المادة الأصلية أربعة سمات رئيسية؛ ونتوسع في كل منها هنا.

وقت السرعة العالية والوقت المنخفض

ويمكن أن يستكمل برنامج العلاج الطبيعي آلاف النقاط الموزعة في [(FLT:0]30 ميكروات ] - أي أسرع بكثير من الحوادث الميدانية التقليدية مثل برنامج بريفيروس أو جهاز دفاتر، وفيما يتعلق بتطبيقات مراقبة الحركة، تتراوح فترات الدورة العادية بين 50 و250 ميكروغرام، مما يتيح للمركبات العضوية الثابتة أن تغلق حلقات التحكم في الترددات العالية دون أن تخترق القدرة على تجهيز الطلبات.

الاتصالات المحددة والقابلة للتنبؤ

فالنزعة الدالة على التحديد تكفل وصول البيانات في غضون فترة تأخير قصوى مضمونة، ولأنه يستخدم دائما إطارا واحدا لكل دورة (أو عدد ثابت من الأطر)، فإن التوقيت يمكن التنبؤ به تماما، فالجليس - أي تغيير وقت الوصول - هو عادة أقل من ميكروات، وهذا القدرة على التنبؤ أمر أساسي للعمليات المتزامنة مثل آلات التغليف، حيث يجب أن تتحرك الأكسدة المتعددة في تنسيق مثالي.

Scalability without Performance Loss

في العديد من بروتوكولات الشبكة، إضافة المزيد من الأجهزة يزيد الوقت في دورة الدم لأن المعلم يجب أن يلقي نظرة على كل جهاز على حدة، آلية تجهيزات الإيثرت في هيئة الطوابق تعني أن إضافة العبيد لا تزيد كثيراً من وقت الدورة، طالما أن مجموع حجم البيانات يلائم إطار وحيد للشبكة (يصل إلى 1500 بوصة زائد إطار اختياري)

التضاريس المرنة والتكامل السهل

ويساند الاتحاد الأوروبي للتعلم عن طريق شبكة المعلومات والاتصالات خطوطاً وشجرة ونجماً وأصولاً دون الحاجة إلى مفاتيح خاصة، وفي الطبقات الطوبية، يوجد لكل جهاز ميناء من طراز Ethernet، أحدهما للقادم والآخر للمنتشر، مما يجعل أسلاك الأسلاك بسيطة وفعالة من حيث التكلفة، ويمكن إنشاء أسطح النجوم باستخدام مفاتيح قياسية من طراز Ethernet، مع إدخال بعض التأخير، كما أن البوابة الأخرى تقدم الدعم اللازم للربط الشبكي.

التكلفة - الأثر وخفض عدد الكابلات

ونظراً لأن برنامج التحصين الموسع يستخدم الكابلات والوصلات القياسية للشبكة، فلا حاجة إلى معدات مكلفة لحيازة الممتلكات، ويقلل نهج المعالجة على المستوى الطليعي من الحاجة إلى تحويلات نشطة في كثير من الطبقات، مما يخفض تكاليف الهياكل الأساسية، وبالإضافة إلى ذلك، يزيل توزيع الساعات المتزامنة الحاجة إلى استخدام أسلاك متزامنة منفصلة، مما يزيد من تخفيض نفقات التركيب.

تطبيقات في شبكات الاتصالات السلكية واللاسلكية السريعة

ويُنشر نظام إيثرتكس في طائفة واسعة من الصناعات التي تكون فيها الرقابة العالية السرعة والمحددة إلزامية، كما أن بعض المجالات الأكثر شيوعاً للتطبيقات.

الأجهزة والأجهزة الصناعية

يحتاج الآليون الصناعيون إلى تنسيق دقيق لمحور متعدد مع انخفاض درجة الحرارة، في أوقات الدورة الثانية للإسترداد وساعات موزعة تمكن من مراقبة الحركة المتزامنة عبر مفاصل الروبوتات، وكذلك بين عدة روبوتات في خلية عمل، وفي خطوط التجمع، يربط فريق إيثر أطباء بلا حدود بأجهزة التحكم في الأشعة السيبرفية ونظم الرؤية ووحدات I/O، بما يضمن تنفيذ كل خطوة بالتوقيت الدقيق.

نظم مراقبة الحركة

تطبيقات مراقبة الحركة العالية - مثل أجهزة لجنة التفاوض الوطنية، وأجهزة الطباعة، ومعدات التغليف - تعتمد على معدات الإيثرت في عمليات الاستقراء المتعددة الأكسسجة والارتداد، ويدعم البروتوكول كلا من حلقات التحكم في المواقع والمرور، وطابعها المحدد يسمح للجنة التحرير الفلسطينية بضبط المسارات وإرسال نقاط في الوقت الحقيقي دون وجود جليد، كما أن قدرة الوكالة على التعامل مع نظم المعلومات ذات الاستبانة العالية تجعلها مباشرة.

التعبئة ومعالجة المواد

ويمكن أن تتجاوز السرعة في أجهزة التغليف 000 1 طرد في الدقيقة، وتستخدم شبكات الإيثرات المتزامنة للموصلات والملئين والختم ومحطات الوسم، ونظم مناولة المواد، مثل التخزين الآلي والاسترجاع أو أجهزة نقل الفرز، وتستخدم معدات الإيثركس في تنسيق أجهزة الاستشعار والمحاضرات، وتقود في الوقت المميت الأدنى.

مطابع ولافاة

ضغط الطباعة يتطلب تسجيلاً صارماً جداً بين الألوان غالباً في بضعة ميكرومات، وساعات التكرار الموزعة وبطانة منخفضة تسمح بدقة بتزامن الأسطوانات المطبوعة ومراقبة التوتر على الشبكة، وكذلك تحويل الآلات التي تقطع أو تطويع أو تزيل المواد التي تستفيد من مواد الإثيرات السريعة العالية وهى التحكم في القيادة

صناعات الطاقة والعملية

وعلى الرغم من أن هذه الاضطرابات كثيرا ما ترتبط بصناعة الخرسانة، فإنها تستخدم أيضا في إدارة الطاقة وتطبيقات مراقبة العمليات، وعلى سبيل المثال، تستخدم التربينات الريحية مادة EtherCAT لرصد المضخات المبللة وتورك المولدات في الوقت الحقيقي، وفي محطات معالجة المياه، تدير شبكات PLC ذات السرعة العالية المضخات والصمامات ذات أوقات الدورات التي يمكن أن تكون مستحيلة مع البوسات الميدانية التقليدية.

EtherCAT vs. Other Industrial Ethernet Protocols

وهناك عدة بروتوكولات متنافسة للشبكة الصناعية، لكل منها نقاط قوة ونقاط ضعف، وتساعد مقارنة الإيثرت بنظرائها المهندسين على اختيار التكنولوجيا المناسبة لشبكة PLC العالية السرعة.

EtherCAT vs. PROFINET

(ب) نظام " بروفيت " (ProFINET) هو معيار شعبي آخر في الوقت الحقيقي، ولا سيما في التشغيل الآلي الأوروبي، ويستخدم نظام بروفيت نهجاً مختلفاً: فهو يعتمد على مفاتيح الوصل القياسية للشبكة الحرارية ويعطي الأولوية لإطارات العمل الحقيقي باستخدام نوعية الخدمة (نظام تبادل البيانات) ويمكن أن تحقق درجة الحرارة (النظام الموحَّد) في دورات تدريبية تبلغ نحو 1 متراً، ودرجة الحرارة القصوى للشبكة الحقيقية (النظام الإلكتروني)

EtherCAT vs. EtherNet/IP

EtherNet/IP is widely used in North America and is based on standard TCP/UDP/IP stacks. It supports both cyclic (I/O) and acyclic (configuration) Messaging, but its performance is limited by the overhead of TCP/IP.

EtherCAT vs. Sercos III

(د) إن نظام سيركوس الثالث هو بروتوكول ذو أداء عال للشبكة الكهربائية الصناعية الذي وضع أصلاً لمراقبة الحركة، شأنه شأن نظام إيثرتكس للتشغيل، يحقق أوقات الدورة الثانية من السنة الفرعية ويدعم إعادة التكرار في الحلقات، غير أن نظام سيركوس الثالث يستخدم هيكلاً مختلفاً ويتطلب رقاقات محددة لأجهزة التحكم، ويتمتع النظام الإيكولوجي للأجهزة الأوسع نطاقاً، وينتج عن ذلك في كثير من الأحيان انخفاض التكاليف وسهولة توافر المكونات.

تنفيذ برنامج العلاج الطبيعي في شبكة لجنة القانون الدولي

ويتطلب نشر برنامج " إيثر " تخطيطا دقيقا للمعدات والأطبوغرافية والتشكيل، فيما يلي اعتبارات عملية.

الاحتياجات من المعدات

وتتكون شبكة من مُنظمة () ] (يُعدُّ من ذلك مُراقباً متعدد الأطراف أو صناعياً) وواحد أو أكثر من العبيد (التصميمات الرقائقية I/O، والمُحاورين، وما إلى ذلك) ويجب أن يكون لدى المُنظمة ميناء مُبنى على شبكة إيثير يدعم عملية التكيف مع الصناعة.

تصميم علم الأحياء

وبالنسبة لمعظم شبكات PLC السريعة، فإن التلويث هو أبسط وأكفأ من حيث التكلفة، وكل جهاز يُستخدم في موانئ شبكة إثيرنت، ويضمن ألا يتجاوز طول الكابلات الإجمالية بين الأجهزة 100 متر.

تشكيلة لجنة

(أ) أدوات الاتحاد التي يوفرها المصنّع الرئيسي للشبكة (مثلاً، مجموعة توينك من بيكهوف، أو مجموعة الـ دي إس أو أدوات طرف ثالث) تتناول مسح الشبكة، ومسح البارامترات، ورسم الخرائط I/O. ويكتشف المعلم تلقائياً جميع العبيد على الشبكة ويحيل عناً استناداً إلى موقعهم المادي (أو إلى الطبقات الثابتة) ويضع المستخدم في ذلك خرائط المواد المحتوية على بيانات

تصفية المشكلتين والصيانة

ونظراً لأن برنامج التحصين الموسع يستخدم الكابلات القياسية للشبكة، فإن المشاكل المشتركة تشمل الموصلات غير المستقرة، والأسلاك المكسورة، أو التدخل الكهرومغناطيسي، ومعظم الأدوات الرئيسية توفر معلومات تشخيصية مثل الأخطاء في الإطارات، والبرق المفقودة، وحالة العبيد، وفيما يتعلق بالتشخيصات المتقدمة، تستخدم ممر حافلة للشبكة (مثلاً من بيكشوف أو أطراف ثالثة) لاستخلاص أطر للرقيات الدي.

مستقبل برنامج التحصين الموسع في شبكات الاتصالات السلكية واللاسلكية العالية السرعة

ومع تزايد الطلب على التشغيل الآلي، يواصل برنامج العلاج الطبيعي في حالات الطوارئ التطور، إذ يوسع البروتوكول ليشمل سرعة شبكة جيغابيت (100 طن/مبت)، ويتيح فترات أطول من دورة، ويسمح بتقديم الدعم لتطبيقات كثيفة البيانات مثل نظم الرؤية ذات الاستبانة العالية وأجهزة المسح الضوئية التي تستخدم ثلاثية الأبعاد، ويظل نظام أشعة دون الحمراء متوافقا تماما مع المعايير المتبعة في هذا المجال.

وثمة اتجاه آخر يتمثل في إدماج نظام EtherCAT مع ] Time-Sensitive Networking (TSN)]، وهو معيار يوفِّر الاتصالات الحاسمة بشأن شبكات الشبكة الإلكترونية الموحدة، ويمكن أن يربط شبكة المعلومات الإحصائية بقطاعات الاتفاقية مع بروتوكولات أخرى للشبكة الصناعية، مما يمكِّن الشبكات المتقاربة التي تحمل حركة مروراً بالوقت الحقيقي إلى جانب حركة تكنولوجيا المعلومات والاتصالات.

بالإضافة إلى ذلك، فإن ارتفاع الحوسبة والمحللين القائمين على الغيوم سيحتاج إلى شبكات عالية السرعة من PLC لإطعام البيانات إلى نظم أعلى مستوى، وتوقيت العلاج من الإشعاعات المنخفضة والدقيق يجعله بروتوكولاً مثالياً للنهاية الأمامية للهيكل الصناعي لليوانات الخماسية، حيث يجب تجميع وتجهيز البيانات المستمدّة من آلاف أجهزة الاستشعار.

خاتمة

وقد أصبح نظام إيثر أطباء الأطفال في حالات الطوارئ تكنولوجيا أساسية لشبكات البلدان النامية ذات السرعة العالية، حيث يوفر السرعة، والرادعة، والقدرة على التصعيد التي تتطلبها الآلية الحديثة، ويقلل هيكل تجهيزها على المستوى المتوسط من فترات الدورات، بينما تكفل ساعات العمل الموزعة التتزامن بين الأجهزة، ومن حيث التحكم في التغليف وإدارة الطاقة، يتيح النظام تطبيقات كان من المستحيل في السابق تطبيقات التصنيع التقليدية.

لمزيد من المعلومات، زيارة فريق التكنولوجيا الأخرى الموقع الرسمي و"بيكوف" ] TwinCAT الوثائق.