विश्वसनीय और स्थिर संचार इंटरकनेक्टिविटी औद्योगिक स्वचालन की जीवनधारा है। औद्योगिक उपकरणों के भीतर सेंसर और एक्चुएटर्स की विशाल संख्या और वास्तविक विश्व औद्योगिक परिदृश्यों में प्रचलित सिस्टम और प्रोटोकॉल की भीड़ को देखते हुए, पूरी प्रक्रिया के दौरान डेटा संचारित और परिवर्तित करने के लिए अनगिनत पारंपरिक गेटवे कार्यरत हैं। औद्योगिक स्वचालन को ओपन डेटा एक्सेस और वास्तविक समय नियंत्रण के लिए आईटी सिस्टम की आवश्यकताओं को ध्यान में रखना चाहिए।
औद्योगिक ईथरनेट ने इस संबंध में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई है, जिससे फील्डबस सिस्टम की तुलना में बड़े पैमाने पर डेटा ट्रांसमिशन की दक्षता और सिंक्रनाइज़ेशन में काफी वृद्धि हुई है। हार्डवेयर के अनुसार, ईथरनेट स्विचिंग उपकरण में ईथरनेट स्विच चिप्स, सीपीयू, पीएचवाई, पीसीबी और इंटरफ़ेस/पोर्ट सबसिस्टम शामिल हैं, जिसमें ईथरनेट स्विच चिप एक महत्वपूर्ण घटक है। ये चिप्स बड़ी मात्रा में डेटा और संदेश अग्रेषण को स्विच करने और संसाधित करने के लिए विशिष्ट हैं, जो नेटवर्किंग के लिए एप्लिकेशन अनुकूलित एकीकृत सर्किट के रूप में कार्य करते हैं। प्रमुख स्विच चिप आपूर्तिकर्ता आम तौर पर व्यापक प्रोटोकॉल समर्थन और मजबूत कार्यक्षमता के साथ वाणिज्यिक -ग्रेड उत्पाद पेश करते हैं।
स्विच चिप एकीकरण
नेटवर्क स्विचिंग फ़ंक्शंस आमतौर पर ईथरनेट के लेयर 2 मैक पर कार्यान्वित किए जाते हैं। प्रारंभिक ईथरनेट स्विच चिप्स में आम तौर पर केवल मैक परत होती थी, जो वास्तविक ईथरनेट कनेक्शन स्थापित करने के लिए परत 1 पर PHY चिप्स पर निर्भर होती थी। तकनीकी प्रगति और सरलीकृत सिस्टम आर्किटेक्चर के लिए बढ़ती उपयोगकर्ता मांग के साथ, भौतिक परत (PHY) और लिंक परत (MAC) को एकीकृत करने वाले नेटवर्क स्विच चिप्स उभरे और व्यापक रूप से अपनाए गए।
वर्तमान में, कई 10M/100M स्विच चिप्स ने यह एकीकरण हासिल कर लिया है। हालाँकि, मानक स्विच पर 10G स्विच चिप्स और गीगाबिट पोर्ट के लिए अभी भी समर्पित PHY चिप्स की आवश्यकता होती है। ईथरनेट कनेक्टिविटी पर चर्चा करते समय, ब्रॉडकॉम एक प्रमुख खिलाड़ी है। ब्रॉडकॉम लंबे समय से ईथरनेट स्विच चिप क्षेत्र में अग्रणी रहा है, जो उद्योग में ईथरनेट स्विचिंग उपकरण और चिप्स की सबसे व्यापक रेंज पेश करता है।
एकीकरण के संबंध में, ब्रॉडकॉम के रोबोस्विच आर्किटेक्चर ईथरनेट स्विचिंग समाधान में फास्ट ईथरनेट और गीगाबिट ईथरनेट (जीबीई) का समर्थन करने वाले 5 - 24 पोर्ट कॉन्फ़िगरेशन हैं। इन उच्च गति और गीगाबिट ईथरनेट स्विचिंग समाधानों के भीतर, पैकेट बफ़र्स, फिजिकल लेयर ट्रांसीवर, मीडिया एक्सेस कंट्रोलर (मैक), एड्रेस मैनेजमेंट, पोर्ट आधारित दर नियंत्रण और गैर ब्लॉकिंग स्विचिंग फैब्रिक सहित उच्च गति स्विचिंग सिस्टम के सभी कार्य एक सीएमओएस चिप में एकीकृत होते हैं। औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए एकीकरण का यह स्तर असाधारण रूप से उच्च है।
सहयोगात्मक संचालन के दौरान उच्च डेटा प्रोसेसिंग क्षमता सुनिश्चित करने के लिए, स्विच चिप के आंतरिक तर्क मार्ग बेहद जटिल हैं। उद्योग के प्रमुख निर्माताओं के अग्रणी आर्किटेक्चर 100एम/1जीई/2.5जीई और 10जीई सहित कई गति का समर्थन करते हैं, उच्च गति अपलिंक कनेक्शन प्राप्त करने के लिए 2.5जीबीई/10जीबीई गति का उपयोग करते हैं। एकीकृत स्विच चिप में सीधे तौर पर एक सीपीयू भी शामिल होता है, जो एक एकल सीपीयू प्रबंधित स्विचिंग प्लेटफॉर्म के डिजाइन को सक्षम बनाता है जो बाहरी प्रोसेसर की आवश्यकता के बिना कैस्केडिंग मोड का समर्थन करता है।
डेटा सेंटर परिदृश्यों और गहन शिक्षण नेटवर्क अनुप्रयोगों में, स्विच चिप्स और भी उच्च एकीकरण स्तर प्राप्त करते हैं। उदाहरण के लिए, बाज़ार के उच्चतम{{1}एकीकरण, उच्चतम{2}बैंडविड्थ वाली StrataXGS श्रृंखला में एकीकृत एकल चिप समाधान मौजूद हैं जो कई गीगाबिट से लेकर कई टेराबिट तक स्केल करने में सक्षम हैं।
मल्टी-प्रोटोकॉल समर्थन
औद्योगिक संचार प्रोटोकॉल की व्यापकता को व्यापक रूप से मान्यता प्राप्त है, और बहु - प्रोटोकॉल स्विच चिप्स निस्संदेह औद्योगिक अनुप्रयोगों में अधिक अपील रखते हैं, जिससे डिजाइन जटिलताएं काफी कम हो जाती हैं। ADI के FIDO5100 और FIDO5200 मल्टी-प्रोटोकॉल स्विच चिप्स होस्ट प्रोसेसर से डाउनलोड किए गए फर्मवेयर का उपयोग करके अनुकूलन योग्य सेटिंग्स के माध्यम से प्रोटोकॉल समर्थन प्राप्त करते हैं। यह फ़र्मवेयर वास्तविक {{6}टाइम ईथरनेट मल्टी{7}प्रोटोकॉल स्विच ड्राइवर में एकीकृत है और पावर अप के दौरान डाउनलोड किया जाता है।
(पूर्ण प्रोटोकॉल समर्थन, एडीआई)
स्केलेबल और लचीले कॉन्फ़िगरेशन स्विच चिप को किसी भी होस्ट प्रोसेसर के साथ सहजता से इंटरफ़ेस करने में सक्षम बनाते हैं। विशिष्ट प्रोटोकॉल के लिए डिवाइस ड्राइवरों का लाभ उठाकर, यह किसी भी विक्रेता से प्रोटोकॉल स्टैक का उपयोग करने के लिए अधिक स्वतंत्रता प्रदान करते हुए लचीली सिस्टम विभाजन की सुविधा प्रदान करता है, बस प्रोटोकॉल स्टैक को मल्टी - प्रोटोकॉल स्विच चिप ड्राइवर के साथ एकीकृत करता है। स्विच चिप का मल्टी-प्रोटोकॉल समर्थन औद्योगिक स्वचालन परिदृश्यों में दक्षता को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाता है।
कुशल डेटा ट्रांसमिशन और वास्तविक समय की मांग का निरंतर प्रयास
तकनीकी रुझानों के बावजूद, स्विच चिप्स के लिए कुशल ट्रांसमिशन और कम विलंबता की मुख्य आवश्यकताएं स्थिर रहती हैं। यह औद्योगिक अनुप्रयोगों में विशेष रूप से महत्वपूर्ण है जहां गति नियंत्रण के लिए कड़े वास्तविक समय प्रदर्शन की आवश्यकता होती है। उपरोक्त FIDO श्रृंखला विभिन्न औद्योगिक ईथरनेट प्रोटोकॉल के लिए सिंक्रोनाइज़ेशन तंत्र को लागू करने के लिए एक टाइमर कंट्रोल यूनिट (TCU) का उपयोग करती है, जो EtherCAT चक्र समय को 12.5μs तक और PROFINET चक्र समय को 31.25μs तक सपोर्ट करती है।
माइक्रोचिप की एकल{{0}चिप VSC75XTSN श्रृंखला IEEE 1588v2 प्रिसिजन टाइम प्रोटोकॉल (PTP) के लिए पूर्ण हार्डवेयर समर्थन को एकीकृत करती है, जिसमें सभी PHY{4}MAC इंटरफेस के लिए हार्डवेयर टाइमस्टैम्पिंग और एक उच्च{5}रिज़ॉल्यूशन हार्डवेयर PTP घड़ी शामिल है। यह औद्योगिक ईथरनेट अनुप्रयोगों की एक श्रृंखला के लिए माइक्रोसेकंड से कम सिंक्रनाइज़ेशन प्रदान करता है। वास्तविक समय, उच्च दक्षता कनेक्टिविटी की मांग स्विच चिप्स को अधिक कुशल ट्रांसमिशन और कम विलंबता सिंक्रनाइज़ेशन की ओर ले जाती है।
सारांश
जैसे-जैसे नेटवर्क पारंपरिक फील्डबस और 4mA से 20mA कनेक्शन से औद्योगिक ईथरनेट में परिवर्तित होता है, नेटवर्क कनेक्टिविटी के डिजाइन और कार्यान्वयन चरणों के दौरान कई चुनौतियाँ उत्पन्न होती हैं। इसने ईथरनेट स्विच चिप्स के विकास को प्रेरित किया है। शक्तिशाली और लचीले स्विच चिप्स औद्योगिक अनुप्रयोगों को आदर्श औद्योगिक ईथरनेट कनेक्टिविटी प्राप्त करने के करीब लाते हैं।