MyAdvantech Registration

MyAdvantech is a personalized portal for Advantech customers. By becoming an Advantech member, you can receive latest product news, webinar invitations and special eStore offers.

Sign up today to get 24/7 quick access to your account information.

Bộ chuyển đổi giao thức công nghiệp - Làm thế nào để chọn sản phẩm phù hợp cho ứng dụng của bạn?

11/11/2019

Mạng điều khiển công nghiệp là một hệ thống các thiết bị kết nối được sử dụng để giám sát và điều khiển thiết bị vật lý trong môi trường công nghiệp. Các mạng này khác biệt đáng kể so với các mạng doanh nghiệp truyền thống do các yêu cầu cụ thể của các hoạt động.

Không giống như một hệ thống mạng thông thường, hỗ trợ xử lý và truyền dữ liệu, chức năng chính của Mạng công nghiệp là kiểm soát và giám sát thiết bị vật lý; đặc biệt, cho sản xuất, chế biến và phân phối tiện ích. Thiết bị mạng công nghiệp phải đáp ứng yêu cầu hoạt động tốt trong các điều kiện môi trường khắc nghiệt, chẳng hạn như nhiệt, bụi và rung. Độ tin cậy cao là rất quan trọng và thời gian quá trình truyển tải phải duy trì không quá 20 ms.

Các loại Thiết bị Công nghiệp thường dựa trên loại giao diện và giao thức mà nó có thể hỗ trợ. Trước đây, các thiết bị nối tiếp cung cấp truyền dữ liệu tốc độ thấp và các giao diện được hỗ trợ theo chuẩn RS232/422/485; khả năng quản lý không quan trọng bằng việc truyền dữ liệu. Nhưng chẳng bao lâu, một yêu cầu về quản lý đã phát triển và các giao thức như Profinet, Fieldbus và các giao thức khác như Allen Bradley của Rockwell (cho EtherNet/IP) đã được phát triển. Các giao thức như vậy không tương thích chéo, làm cho thiết bị cụ thể cho các giao thức đó. Do đó, các nhà máy, hệ thống tự động hóa và các cài đặt khác đã vô tình mang tới nhu cầu rất lớn trong việc mua sắm thiết bị chỉ giám sát và quản lý mạng cho giao thức cụ thể đó.

Profinet, Modbus, Fieldbus và Allen Bradley là các giao thức được sử dụng thường xuyên nhất. Tuy nhiên, do Ethernet đã thống trị các mạng doanh nghiệp, tác động của nó là định hình lại các loại thiết bị công nghiệp, cũng như các thuộc tính của nó. Giao thức của EtherNet/IP đã xuất hiện, để đáp ứng giao thức tự động hóa công nghiệp, trong khi dựa trên tiêu chuẩn Ethernet.

Dòng sản phẩm EKI-5500/5600 là một lựa chọn lý tưởng cho các hệ thống Mạng công nghiệp. Các thiết bị chuyển mạch đa cổng, đa năng này đã được thiết kế chuyên dụng để hoạt động trong các Mạng công nghiệp, do đó, các yêu cầu phần cứng được đáp ứng cho tất cả các ứng dụng. Hỗ trợ một loạt các giao thức, quản lý các EKI Switch và các đối tác liên kết của họ giúp dễ dàng phát hiện ra bất kỳ lỗi nào trên mạng và nhanh chóng giải quyết chúng. Và chúng đáp ứng các tiêu chuẩn môi trường quan trọng cho độ tin cậy cao.

Ứng dụng EtherNet/IP, Kết nối nối tiếp, Scada và Tự động hóa

Tự động hóa công nghiệp có một số yêu cầu về mạng hoàn toàn khác so với mạng LAN thông thường. Trước đây, giao diện nối tiếp trên thiết bị là phổ biến và trong khi việc truyền dữ liệu là rất quan trọng, việc phân tích dữ liệu không phải là điều cần cân nhắc. Tuy nhiên, việc quản lý và giám sát một số thiết bị trở nên quan trọng và các hệ thống quản lý như Modbus, Profinet và các thiết bị khác đã xuất hiện. Vào cuối những năm 1990, các nhà sản xuất đã sử dụng các cấu trúc truyền tin mở như Modbus ASCII và Modbus RTU, để hỗ trợ các hệ thống SCADA. Các hệ thống SCADA ngày nay phù hợp với các công nghệ mạng tiêu chuẩn, và vẫn được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như nhà máy xử lý nước thải, đường ống dẫn khí, trang trại gió, sản xuất và các ngành khác.

Tự động hóa nhà máy và các môi trường tương tự khác đang trải qua quá trình chuyển đổi, trong đó các loại thiết bị được sử dụng, như PLC, thiết bị I/O, HMI và máy trạm ngày này đang dần hỗ trợ giao thức hỗ trợ như EtherNet / IP nhiều hơn, trong khi trước đây nó là Modbus, Profinet và nhiều hệ thống quản lý tùy chỉnh khác. Để tránh xa các giao diện nối tiếp, giao diện RJ-45 thường có sẵn trên các thiết bị tự động hóa nhà máy hiện nay. Điều này cho phép mạng sử dụng EtherNet/IP, một giao thức mà quản trị viên mạng có thể sử dụng để đồng thời kiểm soát, định cấu hình và thu thập dữ liệu từ các thiết bị trên hệ thống mạng.

Vấn đề của khách hàng

Một khách hàng đã tiếp cận một chuyên gia về Giải pháp tích hợp và yêu cầu trợ giúp về việc sửa đổi hệ thống kết nối mạng cho Công ty Nước đóng chai. Vì là ứng dụng tự động hóa của nhà máy, anh ta cần một thiết bị mạng có thể hỗ trợ nhiều giao thức khác nhau, chẳng hạn như các giao thức được sử dụng trong hệ thống SCADA, nhưng cũng cần hỗ trợ EtherNet / IP.

Tại công ty nước đóng chai, kết nối chính với mạng LAN/WAN là một thiết bị chỉ sử dụng Giao thức Modbus. Tuy nhiên, chủ sở hữu nhà máy muốn nâng cấp mạng trong các khu vực điều khiển máy khác nhau và trung tâm điều khiển cơ sở để hỗ trợ EtherNet/IP. Ông thích giá trị của việc sử dụng một công nghệ mạng được sử dụng trong các mạng LAN và WAN trên toàn thế giới và có thể hỗ trợ hàng trăm nút. Ông cũng muốn các thiết bị giám sát khác cho nhà máy của mình vẫn sẽ hỗ trợ một số sản phẩm dựa trên Modbus.

Giải pháp khuyến nghị


Máy chủ dữ liệu

Các thiết bị Switch EKI-5526C-EI là sự thay thế được khuyến nghị ở kết nối chính (xem Master Data Server trong sơ đồ). Một swich với 16 cổng, hỗ trợ EtherNet/IP, vì vậy tính linh hoạt của nó đã cung cấp cho chủ sở hữu chính xác những gì anh ta cần. Cung cấp tốc độ 10/100 trở lên tới gigabit, đồng thời cung cấp tính năng phần mềm được thiết lập để quản lý thông qua trình duyệt web và mức độ bảo mật, switch sẽ truyền tải thông tin đến các thiết bị tại mỗi trung tâm điều khiển trong nhà máy. Nguồn điện DC dự phòng cũng là một điểm cộng và thiết bị này cũng đáp ứng tiêu chuẩn IP30 về độ bền và bảo vệ trong môi trường công nghiệp. Sản phẩm switch mạng 16 cổng cho phép mở rộng hệ thống trong tương lai khi có thêm nhiều thiết bị được lắp đặt tại nhà máy nước đóng chai.

Tại Trung tâm máy chủ dữ liệu chủ, các kết nối từ các cổng cáp đồng phải kết nối với các thiết bị trong Phòng điều khiển máy 1 và Phòng điều khiển máy 2. Một kết nối riêng với Phòng điều khiển thiết bị đã được lựa chọn để đảm bảo mạng vẫn hoạt động và không ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động toàn hệ thống.

Trung tâm điều khiển máy 1

Tại Trung tâm điều khiển máy 1, Bộ chuyển mạch công nghiệp switch EKI-5528 được kiến nghị sử dụng để kết nối HMI, thiết bị PLC và thiết bị I/O cầm tay để mang tới khả năng giám sát hoạt động của máy. Một thiết bị chuyển đổi 8 cổng với tất cả các cổng đồng và quản lý là một giải pháp tốt. Vì nhãn hiệu cho nước đóng chai được áp dụng cho các chai nhựa trong trung tâm điều khiển này, nên Rockwell PLC đã được cài đặt và chạy RSLogix. Kết nối với PLC hiện tại là một máy tính công nghiệp, để kết nối và quản lý. Máy tính trong Phòng điều khiển máy 1 cũng có thể được sử dụng để nhập các tệp mẫu AOI (Thêm giao diện). Các tệp AOI được bao gồm cùng các switch EKI để hỗ trợ các giao thức như Allen Bradley và các giao thức khác mà Rockwell đã phát triển nhiều năm trước. AOI cho phép người quản lý nhà máy xem thiết bị switch như một thiết bị dựa trên Rockwell, với các cài đặt và định danh cổng liên quan.

Các thiết bị EKI-5528 phải hỗ trợ FactoryTalk View 8.0, một giao diện GUI để theo dõi và có thể được thiết lập bằng RSLogix 5000, một chương trình Phần mềm của Rockwell. Một tính năng độc đáo mà Advantech cung cấp trong FactoryTalk View là một biểu đồ, cho phép người dùng cuối nhanh chóng nhìn thấy trạng thái thiết bị switch của Advantech bao gồm hệ thống địa chỉ MAC, địa chỉ IP, trạng thái sử dụng CPU và trạng thái cổng, v.v.

Trung tâm điều khiển máy 2

Tại Trung tâm điều khiển máy 2, có thể cài đặt các thiết bị EKI-5528 khác và kết nối với thiết bị PLC có cổng đồng; trung tâm điều khiển này là nơi các chai nước chứa đầy nước và được đóng nắp tự động bằng máy đặc biệt. Thiết bị HMI được cài đặt ở đó, giống như trong Trung tâm điều khiển máy.

Trung tâm điều khiển cơ sở hạ tầng

Tại Trung tâm điều khiển cơ sở, nằm ở một khu vực khác của nhà máy, hệ thống cáp đồng cung cấp kết nối trở lại đầu hệ thống. Bộ chuyển đổi EKI-5528 thứ ba được cài đặt trong Trung tâm điều khiển thiết bị, cung cấp các kết nối với HMI, cũng như với APAX-5070, Bộ ghép nối truyền thông hai cổng hỗ trợ Giao thức Modbus/TCP. EDS, Bảng dữ liệu điện tử là các tệp văn bản đơn giản được quản trị viên mạng sử dụng trong trung tâm điều khiển này, để sử dụng các công cụ cấu hình giúp xác định các thiết bị của Advantech và dễ dàng định cấu hình chúng. Tại trung tâm điều khiển này, nước sạch đạt tiêu chuẩn từ thiết bị lọc nước được vận chuyển đến khu vực đóng chai của nhà máy. Khu vực này nằm trong môi trường nhiệt độ được kiểm soát do loại thiết bị và lọc nước.

Tóm lại, Advantech có thể cung cấp toàn bộ giải pháp cho công ty Nước đóng chai, bao gồm các công tắc được quản lý đa kênh, thiết bị HMI, thiết bị I/O và các tính năng bổ sung như giao diện FactoryTalk View, EDS và đáp ứng môi trường tự động hóa nhà máy ở nhiệt độ thay đổi, bụi và các mối nguy hiểm khác.

FAQ - Các câu hỏi thường gặp

Hỏi: Những thiết bị chuyển mạch công nghiệp này hỗ trợ những môi trường tiêu chuẩn nào?

Đáp: Các thiết bị chuyển mạch được chứng nhận tiêu chuẩn UL508 và đáp ứng các tiêu chuẩn Class 1, DIV 2. Những tiêu chuẩn này là một yêu cầu cho ngành công nghiệp dầu khí và các môi trường tự động hóa khác. Nhiệt độ hoạt động mở rộng từ -40 đến 75oC, cùng với các đầu vào nguồn DC kép là các thuộc tính phổ biến của thiết kế phần cứng. Các tiêu chuẩn UL và FCC điển hình được đáp ứng cho các sản phẩm Hạng A.

Hỏi: Giao diện quản lý dễ sử dụng như thế nào?

Đáp: Nếu sử dụng giao thức Profinet và phần mềm Siemen được cài đặt, có thể nhập các tệp EKI GSDML và hiển thị các công tắc trong cấu trúc liên kết mạng. Đối với Modbus, bảng Modbus TCP/IP có sẵn trong hướng dẫn sử dụng để tham khảo. Đối với EtherNet/IP, switch EKI có thể được tích hợp vào các giải pháp kiểm soát mở của Advantech hoặc hệ thống giám sát Rockwell SCADA.

Hỏi: Giao thức EtherNet/IP có các tùy chọn quản lý nào?

Đáp: EtherNet/IP có thể được cấu hình với RSLogix 5000. Nó có thể hoạt động như một trình cắm cho phần mềm FactoryTalk View được thiết kế bởi Rockwell; các switch được hiển thị cùng với thiết bị dựa trên Rockwell và các hướng dẫn bổ trợ (AOI) được bao gồm Nó cũng hỗ trợ EDS, Bảng dữ liệu điện tử, là các tệp văn bản đơn giản được sử dụng bởi các công cụ cấu hình mạng để giúp quản trị viên xác định các thiết bị chuyển mạch và định cấu hình chúng trên mạng.

Hỏi: Điều gì sẽ xảy ra nếu khách hàng của tôi cần một giao diện cáp quang ngoài các cổng cáp đồng trên thiết bị?

Đáp: Dòng EKI-5600 cung cấp các model 10 cổng, 18 cổng với hai cổng sợi quang SFP. Các thiết bị chuyển mạch này có các cổng kết hợp (combo port), và trong đó có thể sử dụng hai cổng SFP gigabit cho cáp quang hoặc hai cổng đồng gigabit có sẵn cho nhiều kết nối hơn. Các cổng SFP sợi quang sẽ hỗ trợ sợi quang Multi-Mode hoặc Single-Mode.