Ethernet untuk I/O Industri: Manfaat, Kerugian, dan Pertimbangan Desain Utama

Perangkat input/output (I/O) industri membentuk sistem saraf pusat dari banyak mesin modern dan, dengan perpanjangan, pabrik industri. Dalam sepuluh tahun terakhir, penggunaan Ethernet sebagai lapisan fisik adalah salah satu kemajuan terpenting dalam desain otomatisasi industri untuk perangkat I/O fieldbus.

EtherNet/IP (Ethernet Industrial Protocol) modern menggabungkan Ethernet tradisional dengan protokol lapisan aplikasi industri yang ditargetkan untuk otomatisasi industri. Dibuat untuk mengatasi kekurangan IEEE tradisional, yang memiliki dua masalah utama:

1. IEEE tradisional tidak cocok untuk menangani semua proses kompleks yang penuh data yang terlibat dalam otomatisasi modern. Ia menggunakan berbagai standar yang dapat membuat pemeliharaan dan penggunaan I/O menjadi tantangan
2. Di masa lalu, organisasi fieldbus menciptakan standar mereka sendiri untuk konektor, protokol, dan stack. Sekarang, lapisan fisik dapat ditangani oleh organisasi standar internasional luas yang menetapkan standar Ethernet untuk lingkungan industri, kantor, dan konsumen.

Menghubungkan perangkat I/O melalui Ethernet untuk mengontrolnya secara jarak jauh, mengumpulkan dan menganalisis data, dan memantau status telah memungkinkan banyak pabrik untuk meningkatkan keandalan, konsistensi, dan efisiensi. Dan Ethernet I/O dapat memainkan peran signifikan untuk pabrik yang ingin meningkatkan lini dan proses otomatisasi mereka di masa depan.

Tetapi seperti teknologi apa pun, ada kelebihan dan kekurangan menambahkan Ethernet ke lingkungan desain otomatisasi industri. Untuk membantu Anda membuat keputusan yang tepat saat Anda mencoba untuk meningkatkan produksi, kami telah uraikan poin-poin utama untuk Ethernet I/O di bawah ini:

• Kelebihan
• Kekurangan
• Ethernet vs. Opsi Lainnya
• Praktik Terbaik

KELEBIHAN Ethernet untuk I/O

Jaringan I/O, menggunakan Ethernet, telah menyediakan performa yang lebih baik, topologi fleksibel dan konfigurasi yang lebih sederhana serta berbagai keuntungan lainnya.

1. Pemrosesan yang lebih cepat – Ethernet I/O memungkinkan pembaruan real-time dalam kurang dari satu milidetik. Kecepatan pemrosesan yang lebih tinggi menciptakan efisiensi dalam pengumpulan dan analisis data, bangunan kunci untuk otomatisasi industri yang penuh data.
2. Protokol komunikasi terbuka yang distandardisasi untuk desain otomatisasi industri – Ethernet digunakan bersama protokol standar sumber terbuka, seperti EtherCAT, Profinet, EtherNet/IP, Powerlink dan lainnya. Dan semuanya dapat dengan mudah terintegrasi dengan banyak perangkat, seperti drive, encoder, dan kontrol industri pada jaringan I/O. Seiring fieldbus menjadi lebih terbuka dan bergantung pada teknologi fisik yang dikenal seperti Ethernet, laju pembaruan jaringan I/O telah meningkat hingga titik di mana mereka dapat mengikuti peristiwa real-time dalam sistem kontrol.
3. Kurang tembaga — Biaya lebih rendah – Jaringan IEEE sebelumnya memerlukan sejumlah besar kabel tembaga untuk perangkat industri. Namun hari ini, menghubungkan perangkat I/O ke kontroler hanya memerlukan koneksi jaringan I/O, daya kontrol dan, dalam kasus perangkat energi tinggi, daya tiga fasa. Ini menghilangkan loop tanah dan rantai kabel tembaga. Sebaliknya, satu kabel standar menghubungkan kontroler ke sistem operasi industri, yang dapat berada jauh dari kontroler dan didistribusikan.
4. Perlindungan dari keusangan platform – Karena Ethernet tersedia untuk hampir semua platform hardware yang ada, ia tidak terikat pada satu produsen atau bahkan kelas peralatan. Ia akan terus bekerja untuk masa depan yang dapat dilihat, memberikan investasi yang terjamin masa depan dalam konektivitas, yang juga memiliki manfaat untuk memperkuat keamanan jangka panjang.
5. Keandalan – Ethernet I/O bekerja dengan andal di lingkungan yang sulit, seperti di pabrik tenaga surya, rafineri minyak & gas, kereta api, pabrik tenaga angin dan bahkan fasilitas laut. Kemungkinan besar, desain otomatisasi industri menggunakan Ethernet I/O akan memenuhi kebutuhan yang menuntut dari lingkungan produksi Anda.
6. Standar umum, tersertifikasi, dan dukungan vendor yang luas – Ethernet industri menggunakan protokol transportasi dan kontrol dari Ethernet tradisional dan teknologi akses media serta sinyal yang ditemukan pada kartu antarmuka Ethernet off-the-shelf. Ini adalah standar yang kokoh dan dapat disertifikasi yang memungkinkan fleksibilitas besar dalam penggunaan peralatan sambil memastikan perangkat disertifikasi, diuji, dan disetujui oleh laboratorium uji EtherNet/IP untuk memastikan kualitas dan konsistensi intinya. Inti EtherNet/IP adalah Protokol Kontrol dan Informasi (CIP) yang digunakan dalam ControlNet, DeviceNet, dan CompoNet. Standar ini mengatur perangkat terjaring sebagai kumpulan objek, menentukan akses, perilaku objek, dan ekstensi. Ini memberikan akses ke berbagai perangkat yang luas menggunakan mekanisme umum, dan karena ini adalah standar yang digunakan luas, — setiap industri menggunakan Ethernet — terdapat dukungan vendor yang luas untuk hampir semua jenis perangkat I/O.
7. Pengaturan yang Sederhana dan Cepat – Ethernet memberikan produsen lebih banyak opsi, baik itu keamanan, fieldbus, pemrograman yang lebih sedikit, atau server web. Ini memungkinkan pabrik untuk pindah antar protokol atau mengimplementasikan fieldbus untuk pertama kalinya dengan cara plug-in yang sederhana. Banyak produk mengonfigurasi sendiri, karena mereka secara otomatis mengenali protokol master.
8. Manfaat lainnya – Beberapa manfaat tambahan minor dari desain otomatisasi industri dengan Ethernet untuk I/O meliputi: Interkoneksi tunggal (atau pasangan untuk ketersediaan tinggi) untuk jaringan dan penyimpanan I/O; Pengurangan daya, pendinginan yang lebih efisien dan penggunaan ruang lantai serta lingkungan pabrik yang lebih berkelanjutan; Peningkatan performa server, memaksimalkan slot PCI dan mezzanine; Skalasi kapasitas I/O yang lebih baik untuk menangani kebutuhan aplikasi berkinerja tinggi dan terkluster.

Kekurangan penambahan Ethernet untuk I/O

Sekarang setelah kami secara luas membahas manfaat Ethernet I/O, kami akan membahas beberapa kerugian terbesar:

• Keterbatasan bandwidth – Ethernet I/O memiliki bandwidth yang terbatas. Banyak PLC hanya dapat memindahkan ukuran paket sekitar 500 byte, yang dapat menjadi hambatan yang signifikan terkadang, yang berpotensi memperlambat operasi.
• Pemrosesan Dihabiskan oleh Lapisan TCP/IP – EtherNet/IP adalah protokol lapisan aplikasi yang ditransfer di dalam paket TCP/IP. Artinya bandwidth prosesor yang signifikan digunakan untuk pemrosesan lapisan TCP/IP, lagi-lagi memperlambat performa.
• Tidak ada Pemodelan Informasi – Dengan Ethernet, tidak ada pemodelan informasi yang sebenarnya. Anda dapat membuat objek dengan atribut tetapi tidak dapat menghubungkan objek bersama-sama ke dalam hierarki apa pun. Ini dapat menciptakan beberapa tantangan dalam implementasi dunia nyata desain otomatisasi industri.
• Variasi Peralatan – Terdapat fungsionalitas yang terbatas pada Ethernet dengan kontroler tertentu, jadi Anda masih perlu hati-hati dalam memilih peralatan terbaik.
• Terlalu canggih – Dalam banyak kasus, Ethernet paling baik digunakan untuk aplikasi kontrol diskrit. Ia dapat bekerja dalam skenario kontrol proses, tetapi dapat menjadi solusi yang berlebihan yang menghabiskan anggaran secara tidak perlu. Dalam beberapa kasus, solusi yang lebih praktis dan lebih murah ada.
• Diagnostik – Diagnostik generik tidak dibangun di semua perangkat Ethernet. Setiap perangkat mungkin memerlukan diagnostik khusus yang dirancang dan diimplementasikan sendiri, yang dapat mengambil waktu yang signifikan.

Perbandingan Ethernet dengan Teknologi Lainnya

Hal Penting yang Harus Diketahui

Saat bertransisi ke Ethernet I/O, sangat penting untuk menilai berbagai fitur untuk mendapatkan jenis Ethernet yang tepat. Pertimbangkan arsitektur Ethernet IOS berikut:

• Sistem Ethernet Per Modul
• Sistem Pembawa Modul
• Sistem Cluster Bintang

Fitur Esensial

Selain arsitekturnya, setiap Ethernet IOS memiliki fitur fungsional penting yang harus dievaluasi. Setiap IOS industri harus memberikan beberapa tingkat dukungan untuk fungsi umum berikut:

• Pemantauan daya
• Distribusi daya
• Dukungan interlock
• Perlindungan Lingkungan

Kami dapat membantu

Pilihan protokol Ethernet tergantung pada banyak faktor. Namun kebanyakan waktu, PLC yang digunakan di fasilitas Anda dan permintaan pelanggan Anda akan mendorong keputusan Anda. Jika Anda menggunakan Siemens, Profibus DP atau ProfiNet IO mungkin merupakan opsi terbaik Anda. Jika Anda dengan Rockwell ControlLogix atau CompactLogix, EtherNet/IP atau DeviceNet adalah pilihan terbaik Anda. Kebutuhan aplikasi dan infrastruktur saat ini akan mendorong pengambilan keputusan.

Di EPIC, kami memiliki keahlian yang luas di berbagai sistem dan teknologi, dan kami telah membantu pabrik di seluruh dunia. Jika Anda membutuhkan bantuan pakar dalam memilih teknologi terbaik untuk desain otomatisasi industri pabrik Anda, kami dapat membantu.

Hubungi kami di sini atau hubungi kami di 314-714-1580 untuk bantuan.

Sumber Daya Lain yang Hebat

• Untuk mengetahui lebih lanjut, lihat video YouTube yang informatif ini.