कैसे उद्योग 4। 0 वास्तविक समय संचार और नियंत्रण के लिए औद्योगिक स्वचालन को चला रहा है

एक रोबोट आर्म की कल्पना करें जो झुकता है और घूमता है, प्रत्येक अक्ष बहुत सटीक मोटर ड्राइव, सेंसर या मशीन विजन से लैस है, जैसे कि गति की एक सिम्फनी खेल रहा है। लेकिन एक "कंडक्टर" के बिना सिस्टम के प्रत्येक घटक को यह बताने के लिए कि कब और कैसे अपने संबंधित कार्यों को करने के लिए, हाथ कठोर टकराव और धातु स्क्रैप बना सकता है।

रियल-टाइम कंट्रोल सीरीज़ में पिछले लेखों में, हमने सेंसिंग, ड्राइविंग और प्रोसेसिंग के लिए उपयोग किए जाने वाले रियल-टाइम कंट्रोल (आरटीसी) उपकरणों को देखा। उन सभी को एक साथ लाने के लिए "कमांड" की आवश्यकता होती है: वास्तविक समय संचार। इस लेख में, हम उद्योग 4 का उपयोग करेंगे। 0 वास्तविक समय के संचार और नियंत्रण के आधार पर हमारी चर्चा के लिए एक प्रारंभिक बिंदु के रूप में।

स्वचालन में बड़े डेटा के विकास को चलाने वाले कारक

मानव हस्तक्षेप के बिना कारखाने का संचालन महामारी के कारण लोकप्रिय हो गया है। बड़े डेटा का संग्रह और उचित वितरण (ऑक्सफोर्ड डिक्शनरी द्वारा परिभाषित बहुत बड़े डेटा सेट के रूप में जो पैटर्न, रुझान और सहसंबंधों को प्रकट करने के लिए कम्प्यूटेशनल रूप से विश्लेषण किया जा सकता है, विशेष रूप से मानव व्यवहार और इंटरैक्शन के संबंध में) डिजिटल जुड़वाँ, पैमाइश, सेवा, सेवा का समर्थन कर सकते हैं चार्जिंग, और भविष्य कहनेवाला रखरखाव। उदाहरण के लिए, उपलब्ध बड़े डेटा होने से रोबोटिक हथियारों और सिस्टम ऑपरेटिंग स्थितियों के प्रदर्शन की निगरानी करने में सक्षम बनाता है, साथ ही साथ डेटा दरों, तापमान, आर्द्रता, कंपन आदि, मॉडल के विकास के लिए अग्रणी है जो भविष्य के प्रदर्शन और परिचालन स्थितियों की भविष्यवाणी कर सकता है। एआई जो बिग डेटा (डिजिटल जुड़वाँ) का उपयोग करना सीखता है। इन लाभों का पूरा लाभ उठाने के लिए, इंटरनेट प्रोटोकॉल (आईपी) के साथ -साथ आरटीसी सिस्टम एज का समर्थन करने में सक्षम होने के लिए सूचना प्रौद्योगिकी (आईटी) और संचालन प्रौद्योगिकी (ओटी) को संयोजित करना आवश्यक है। तार्किक रूप से, इसे इसे और ओटी अभिसरण कहा जाता है।

ईथरनेट में, ओपन सिस्टम इंटरकनेक्शन (OSI) मॉडल का नेटवर्क और ट्रांसपोर्ट लेयर्स समर्थन ट्रांसमिशन कंट्रोल प्रोटोकॉल/इंटरनेट प्रोटोकॉल (TCP/IP), इसलिए ईथरनेट IPV4 (और IPv6) का समर्थन करने में स्वाभाविक रूप से सक्षम है। इसके अलावा, सूचना की आवश्यक मात्रा को निर्धारित करने की क्षमता निर्धारित की गई है कि औद्योगिक ईथरनेट औद्योगिक स्वचालन के परिवर्तित क्षेत्रों में एक पर्याप्त संचार मानक बन रहा है। पारंपरिक फील्डब्यूस का उपयोग अभी भी किनारे के उपकरणों के साथ संवाद करने के लिए किया जाता है क्योंकि मौजूदा इन्फ्रास्ट्रक्चर आमतौर पर दो-तार प्रोटोकॉल का उपयोग करते हैं और देशी टीसीपी/आईपी का समर्थन नहीं करते हैं। चित्रा 1 औद्योगिक स्वचालन में वर्तमान संचार विधियों को दिखाता है।

औद्योगिक स्वचालन में वर्तमान संचार विधियाँ

जिस तरह से औद्योगिक संचार लागू किया जाता है, वह बदलना शुरू हो गया है। एकल-जोड़ी ईथरनेट (एसपीई) तेजी से गति और औद्योगिक ईथरनेट के कई लाभों का समर्थन करते हुए मौजूदा दो-तार प्रणाली आर्किटेक्चर को बनाए रखता है। उन्नत फील्ड डायग्नोस्टिक्स वितरित और केंद्रीकृत निगरानी और संचालन दोनों का समर्थन करते हैं। और, ज़ाहिर है, SPE कई मौजूदा फील्डब्यूस से निर्मित मौजूदा दो-वायर इन्फ्रास्ट्रक्चर का पुन: उपयोग कर सकता है, जो अभिसरण-चालित उन्नयन को सरल बनाता है और लागत को कम करता है।

ईथरनेट की गहरी समझ

जबकि ईथरनेट उद्यम अनुप्रयोगों में खुला और सर्वव्यापी है, यह वर्तमान में वास्तविक समय के अनुप्रयोगों के लिए उपलब्ध नहीं है क्योंकि आईटी ईथरनेट फ्रेम का प्रसारण "सर्वश्रेष्ठ-प्रयास" और अनियंत्रित है; किसी भी मामले में, त्रुटियां कष्टप्रद हैं। वास्तविक समय ओटी के लिए, त्रुटियों के गंभीर परिणाम हो सकते हैं और यहां तक ​​कि खतरनाक भी हो सकते हैं, और आरटीसी सिस्टम को यह सुनिश्चित करने के लिए सिस्टम के "कंडक्टर" के रूप में विश्वसनीय संचार की आवश्यकता होती है कि सिस्टम के रूप में संचालित होता है, इस प्रकार उत्पाद की विफलता या सिस्टम या चोट को नुकसान से बचता है कर्मियों को। क्योंकि यह ईथरनेट का उपयोग आमतौर पर उद्यम या उपभोक्ता वातावरण में किया जाता है, कुछ पर्यावरणीय चुनौतियां हैं। इसके विपरीत, आरटीसी सिस्टम अक्सर कठोर वातावरण में होते हैं।

मजबूती, नियतात्मक व्यवहार (जैसे, व्यापक तापमान पर्वतमाला पर विश्वसनीयता, शोर और गंदे वातावरण में) की आवश्यकता, और उच्च डेटा दरों ने औद्योगिक ईथरनेट के उद्भव को प्रेरित किया है। औद्योगिक ईथरनेट नियतात्मक और मजबूत है, जो आरटीसी सिस्टम का पूरी तरह से उपयोग करने के लिए अतिरिक्त बैंडविड्थ और अंतर्निहित आईपी कनेक्टिविटी प्रदान करता है।

यहां समय की विशेषताओं पर एक नज़र है और वे ईथरनेट फिजिकल लेयर (PHY) पर कैसे लागू होते हैं।

समय की विशेषताओं का महत्व

एक आरटीसी प्रणाली में तीन महत्वपूर्ण समय विशेषताएं हैं:

विलंबता।इस संदर्भ में, प्रसार में देरी जैसे देरी पर विचार करना महत्वपूर्ण है: जब डेटा सिस्टम, सबसिस्टम, या सबसिस्टम घटक में प्रवेश करता है, तब से समय की लंबाई तक यह नहीं छोड़ता है। उदाहरण के लिए, TI के DP83826E 10MBPS/100MBPS ईथरनेट PHY में 208NS की एक राउंड-ट्रिप देरी है। कम विलंबता चक्र समय को कम कर सकती है या बस पर नोड्स की संख्या बढ़ा सकती है।

निर्धारणवाद।इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि विलंबता कितनी कम है यदि आगमन का समय बहुत भिन्न होता है तो हर बार डेटा सिस्टम से गुजरता है। आगमन के समय में यह भिन्नता निर्धारणवाद के रूप में जाना जाता है। कम घबराना का अर्थ है अच्छा निर्धारणवाद। कम नियतत्ववाद का मतलब है कि आपको बदलती विलंबता को समायोजित करने के लिए सिस्टम में कम मार्जिन का निर्माण करने की आवश्यकता है। चित्रा 2 DP83826E की विलंबता (208Ns) और नियतत्ववाद (± 2NS) को दिखाता है। वास्तविक समय ईथरनेट प्रोटोकॉल जैसे कि ईथरकैट ईथरनेट फिज के निचले, नियतात्मक विलंबता विशेषताओं का लाभ उठा सकता है।

देरी और इसकी निश्चितता

सिंक्रनाइज़ेशन। एक पूरे सिस्टम या कई पूर्ण प्रणालियों के समय को एक साथ बांधने के लिए भी फायदे हैं। सुरक्षित संचालन सुनिश्चित करते समय दक्षता और थ्रूपुट को अधिकतम करने के लिए, विभिन्न सबसिस्टम को "पता" करने की आवश्यकता हो सकती है, जब कोई अन्य सबसिस्टम एक ऑपरेशन करेगा। औद्योगिक ईथरनेट प्रोटोकॉल सभी कुछ प्रकार के सिंक्रनाइज़ेशन का समर्थन करते हैं। समय संवेदनशील नेटवर्किंग (TSN) RTC सिस्टम के लिए समय सिंक्रनाइज़ेशन का एक उदाहरण है। इंस्टीट्यूट ऑफ इलेक्ट्रिकल एंड इलेक्ट्रॉनिक्स इंजीनियर्स (IEEE) 1588V2, प्रिसिजन टाइम प्रोटोकॉल (PTP), कई उपकरणों को एक-दूसरे के साथ सिंक्रनाइज़ करने में मदद करता है, और IEEE 802.1as, जिसे सामान्यीकृत PTP (GPTP) के रूप में भी जाना जाता है, और समय-संवेदी अनुप्रयोगों के लिए सिंक्रनाइज़ेशन की सुविधा देता है। जैसे कि आरटीसी।

निष्कर्ष

सफल आरटीसी और संचार तैनाती उद्योग 4 की आधारशिला हैं। 0। लेकिन केवल उद्योग को सक्षम करने से अधिक 4। 0, नियतात्मक, सिंक्रनाइज़ और कम-विलंबता संचार भौतिक और औद्योगिक ईथरनेट प्रोटोकॉल के साथ, सभी उपकरण सुंदर संगीत बनाने के लिए एक साथ आ सकते हैं।