산업용 이더넷

Industrial Ethernet
산업용 이더넷 스위치

산업용 이더넷(IE)은 결정론과 실시간 [1]제어를 제공하는 프로토콜을 통해 산업 환경에서 이더넷을 사용하는 것입니다.산업용 이더넷 프로토콜에는 EtherCAT, EtherNet/IP, PROFINET, POWERLINK, SERCOS III, CC-Link IE 및 Modbus [1][2]TCP가 포함됩니다.많은 산업용 이더넷 프로토콜은 낮은 지연 시간과 결정론을 [1]제공하기 위해 수정된 MAC 계층을 사용합니다.Sitara와 같은 일부 마이크로 컨트롤러는 산업용 이더넷을 지원합니다.

산업용 이더넷은 자동화 또는 프로세스 제어를 위해 산업 환경에서 견고한 커넥터와 확장 온도 스위치를 갖춘 표준 이더넷 프로토콜을 사용하는 것을 의미합니다.플랜트 프로세스 영역에 사용되는 컴포넌트는 제어된 환경에 설치하는 정보기술 기기의 범위를 초과하는 극한 온도, 습도 및 진동이 심한 환경에서 작동하도록 설계되어야 합니다.광섬유 이더넷 베리에이션을 사용하면 전기적 노이즈의 문제를 줄이고 전기적 절연 기능을 제공합니다.

일부 산업 네트워크는 전송된 데이터의 결정론적 전달을 강조한 반면, 이더넷은 네트워크 트래픽 증가에 따라 개별 데이터 패킷의 전송 시간을 추정하기 어렵게 만드는 충돌 검출을 사용했습니다.통상, 산업용의 이더넷에서는, 전이중 규격등의 방법을 채용하고 있기 때문에, 콜리젼이 송신 시간에 부적절한 영향을 주지 않습니다.

응용 프로그램 환경

산업용 사용은 장비가 작동해야 하는 환경을 고려해야 합니다.공장용 기기는 전용 정보기술 배선 옷장에 설치된 기기보다 온도, 진동, 물리적 오염 및 전기적 소음을 더 많이 견딜 수 있어야 합니다.중요한 프로세스 제어는 이더넷링크에 의존할 수 있기 때문에 중단에 따른 경제적 비용이 높을 수 있으며, 따라서 고가용성이 필수 기준이 됩니다.산업용 이더넷 네트워크는 현재 시스템과 레거시 시스템 모두와 상호 운용해야 하며 예측 가능한 성능과 유지보수성을 제공해야 합니다.실제 산업용 이더넷 시스템은 물리적 호환성과 낮은 수준의 전송 프로토콜 외에도 더 높은 수준의 OSI 모델의 상호 운용성을 제공해야 합니다.산업용 네트워크는 발전소 외부로부터의 침입 및 발전소 [3]내에서의 부주의 또는 부정사용으로부터 모두 보안을 제공해야 합니다.

산업용 네트워크가 사무실 네트워크 또는 외부 네트워크에 접속해야 할 경우 방화벽 시스템을 삽입하여 네트워크 간의 데이터 교환을 제어할 수 있습니다.이 네트워크의 분리에 의해, 산업 네트워크의 퍼포먼스와 신뢰성이 유지됩니다.

산업 환경에서는 오일 스프레이, 워터 스프레이 및 물리적 진동에 의해 매우 가혹한 경우가 많습니다.따라서 산업용 이더넷에서는 가정이나 비즈니스에서 일반적으로 사용되는8P8C 커넥터보다 Cat-5 또는 Cat-6 케이블의 한쪽 또는 양 끝에 견고하고 방수성 있는 커넥터가 필요한 경우가 많습니다.es.[4][5]

장점과 어려움

PLC(Programmable Logic Controller)는 EtherNet/IP, EtherCAT, Modbus, Sinec H1, Profibus, CANOPEN, DeviceNet 또는 Foundation Fieldbus와 같은 가능한 개방 또는 독점 프로토콜 중 하나를 사용하여 통신합니다.표준 이더넷을 사용하는 아이디어로 이들 시스템의 상호 운용성이 향상됩니다.

다른 유형의 산업용 네트워크에 비해 다음과 같은 이점이 있습니다.

  • RS-232의 경우 9.6kbit/s에서 기가비트 이더넷의 경우 1Gbit/s로 고속화
  • 유비쿼터스 Cat5e/Cat6 케이블 사용 가능
  • 광섬유를 사용하여 거리를 연장하는 옵션
  • 유선 및 무선 통신에 표준 네트워킹 하드웨어 사용 가능
  • 링크상에 2개 이상의 노드를 배치할 수 있습니다.RS-485에서는 가능했지만 RS-232에서는 불가능했습니다.
  • 클라이언트/서버 아키텍처가 아닌 피어 투 피어 아키텍처를 사용할 수 있는 가능성
  • 상호 운용성 향상

산업용 이더넷 사용의 어려움은 다음과 같습니다.

  • 기존 시스템을 새 프로토콜로 마이그레이션
  • TCP를 사용하는 프로토콜의 실시간 성능이 저하될 수 있음
  • 네트워크 테크놀로지에 따른 복잡성 증가
  • 이더넷 프레임의 최소 사이즈는 64바이트이며, 일반적인 산업용 통신 데이터 사이즈는 1~8바이트에 가깝습니다.이 프로토콜 오버헤드는 데이터 전송 효율에 영향을 미칩니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b c Lin, Zihong (2018). An inside look at industrial Ethernet communication protocols (Rev. B) (PDF). Texas Instruments.
  2. ^ Zurawski, Richard (2014). Industrial Communication Technology Handbook (Second ed.). CRC Press. ISBN 978-1482207323.
  3. ^ Perry S. Marshall, John S. Rinaldi (2004).TCP/IP 이더넷 네트워크의 계획, 설치 및 유지 보수 방법ISA. ISBN 1-55617-869-7. 페이지 1~4.
  4. ^ "필드 가이드: 산업용 이더넷 연결", 2017.
  5. ^ 디트마르 뢰링."M12와 RJ45 이더넷 연결 시스템 비교"2014.

외부 링크