Aktuální vydání

celé číslo

12

2022

Automatizace výrobních, montážních a balicích strojů a linek

Elektrické, pneumatické a hydraulické pohony

celé číslo

Průmyslový Ethernet a požadavky praxe

číslo 7/2006

Průmyslový Ethernet a požadavky praxe

Již několik let lze sledovat rychlé pronikání Ethernetu, především jeho průmyslové verze (Industrial Ethernet), do automatizace spojitých i nespojitých průmyslových procesů s cílem zejména dosáhnout homogenního prostředí pro komunikaci zahrnujícího všechny úrovně řízení. V poslední době je přitom od průmyslového Ethernetu stále častěji požadována činnost v reálném čase, který má v automatizaci v mnoha případech klíčovou roli. Standardní komunikace po síti Ethernet s protokolem TCP/IP je totiž nedeterministická, s dobami odezvy často delšími než 100 ms. Vzdálené jednotky I/O však vyžadují dobu odezvy v rozmezí od 5 do 10 ms. Ještě větší požadavky jsou kladeny na deterministické chování přenosové cesty při řízení pohybu (motion control), vyžadujícím dobu cyklu v oblasti mikrosekund. Rozpor mezi nedeterministickým chováním protokolu TCP/IP a požadavky na komunikaci v reálném čase je řešen různými technickými prostředky příslušnými pro různé komerční varianty průmyslového Ethernetu.

Obchodní název

Původce

Podporovatel

Ethercat

Beckhoff

Ethercat Technology Group

EtherNet/IP

Rockwell

ODVA

Ethernet Powerlink

Bernecker + Rainer

EPL Standardization Group

Profinet

Siemens

Profibus International

Sercos III

Sercos Interface e.V.

Tab. 1. Porovnávané varianty technického řešení průmyslového Ethernetu

Při konkrétním použití průmyslového Ethernetu je třeba se rozhodnout pro některou z nabízených variant. Ve snaze nabídnout uživatelům pomoc se porovnání různých řešení průmyslového Ethernetu v poslední době věnuje mnoho odborníků [1]. S cílem dosáhnout maximální objektivity zvolil netradiční způsob Klaus Koch, pracující jako poradce dodavatelů a uživatelů automatizační techniky v poradenské firmě CAT Consulting (Bürstadt, SRN). Ve studii zpracované s podporou Svazu německých výrobců strojů a zařízení (VDMA) a prezentované na veletrhu SPS/IPC/Drives 2005 [2] uvádí hlavní poznatky z průzkumu zahrnujícího pět variant technického řešení průmyslového Ethernetu (tab. 1) v současnosti asi nejpoužívanějších.

Aby bylo možné uvedené varianty věcně a co nejobjektivněji porovnat, sestavil autor dotazník s hodnoticími kritérii, která vycházejí zejména z požadavků kladených na komunikaci v oboru strojů a strojních zařízení. Dotazník s pokyny k vyplnění byl zaslán několika desítkám subjektů z tohoto oboru. Respondenti ve škále od 1 do 10 oceňovali míru splnění příslušného kritéria u jednotlivých variant a současně uváděli váhu, kterou mu přikládají, opět ve škále od 1 do 10 (1 – bezvýznamné, 10 – extrémně důležité).

Obr. 1.

Obr. 1. Průzkumem zjištěné celkové postavení vybraných variant průmyslového Ethernetu (stav září 2005)

Údaje získané od respondentů autor studie zprůměroval a sestavil do tabulky výsledného bodového hodnocení jednotlivých variant průmyslového Ethernetu, podle jednotlivých kritérií i celkové, ve škále 1 až 100 podle stavu v září 2005 (tab. 2). Jak je patrné, jsou předmětem zkoumání nejen čistě technické parametry vybraných variant průmyslového Ethernetu, ale i problémy, které je třeba mít na zřeteli, mají-li se plně využít všechny jeho možnosti. Jde např. o možnost přechodu (migrace) z dosavadních sběrnicových systémů, o možnost konfigurovat a diagnostikovat přístroje prostřednictvím standardních prostředků TCP/IP, dále o míru plnění požadavků na spolehlivost podle průmyslových standardů či o způsob zabezpečení přenosu před neautorizovaným přístupem a manipulací s daty, když Ethernet je v zásadě otevřená síť, apod. Celkové hodnocení vybraných variant průmyslového Ethernetu je zvlášť graficky znázorněno na (obr. 1).

Výběr kritérií, jednotlivá hodnocení míry plnění dílčích kritérií i váhy jim přisouzené jsou do značné míry subjektivní a s jinými soubory kritérií či respondentů by autor studie patrně došel k jinému ocenění produktů, než jaké je uvedeno v tab. 2 a na obr. 1. Výsledek hodnocení proto rozhodně nelze považovat za konečný verdikt, ale spíše za zajímavý podklad pro další diskusi na odborné úrovni. Podrobné informace zájemci naleznou na internetové adrese http://www.all-electronics.de (odkaz 814sps2005).

Tab. 2. Ohodnocení variant průmyslového Ethernetu podle zvolených kritérií

Kategorie

Kritérium

Ethercat

EtherNet/IP

Ethernet Powerlink

Profinet

Sercos III

organizace

počet zapojených firem

24

8

16

40

8

architektura

princip přenosu

60

80

80

80

60

struktura sítě

35

30

35

35

35

výkonnost

100

60

30

60

80

náklady na přístroje a infrastrukturu

48

56

56

24

32

projektování

60

80

80

80

60

distribuované řízení

60

80

80

80

80

dostupnost

disponibilní přístroje

49

49

49

70

21

přístroje dalších výrobců

35

14

49

70

21

ASIC/FPGA/software

30

100

100

100

100

specifikace

100

100

100

100

100

certifikace

50

100

100

50

50

standardy

automatizační techniky

40

40

40

40

40

IT

24

64

64

64

48

bezpečnosti

30

30

30

30

30

informační bezpečnosti

100

60

80

100

100

servis/diagnostika

60

80

80

80

80

trh

typické úlohy

70

56

49

56

70

technické riziko

70

70

100

70

70

migrace

15

18

9

27

18

přijetí na trhu

35

50

35

50

35

Celkem bodů

1095

1225

1262

1306

1138

Literatura:
[1] LARSSON, L. H.: Řešení průmyslových sítí Ethernet pod lupou. Automatizace, 2006, roč. 49, č. 2, s. 89–92.
[2] Industrial Ethernet – Marktanalyse sorgt für Diskusionen. IEE Messe-News, November 2005, č. 2, s. 18.

Kab.