Развитие промышленных сетей и систем автоматизации является ключевым элементом внедрения цифровых технологий и концепции Индустрии 4.0 на предприятиях по всему миру. За последние несколько лет наблюдается стремительный рост промышленных Ethernet-сетей, что свидетельствует о значительном изменении в подходах к производственным процессам и управлению предприятиями.
Важно отметить, что в 2019 году доля промышленных Ethernet-сетей в мировом рынке составляла 34%, а уже к 2023 году она выросла до 68%. Общий объем рынка устройств для построения таких сетей превышает 10 миллиардов долларов США, а прогнозы на ближайшее будущее предсказывают его дальнейший рост до 20-30 миллиардов долларов США к 2030 году.
Этот стремительный рост обусловлен несколькими факторами. Во-первых, рост автоматизации предприятий, который требует более эффективных и надежных средств связи и обмена данными. Во-вторых, распространение интернета вещей (IoT), что требует расширения и модернизации сетевой инфраструктуры для обеспечения связи с множеством устройств. Также важную роль играет стандартизация и открытые протоколы, которые обеспечивают совместимость и интеграцию различных устройств и систем.
Кроме того, высокая пропускная способность и надежность промышленных Ethernet-сетей делает их предпочтительным выбором для критически важных производственных систем. Кибербезопасность также играет важную роль в развитии промышленных сетей, поскольку защита от киберугроз становится все более актуальной.
Важным трендом также является развитие смешанных сетей, объединяющих проводные и беспроводные технологии связи для обеспечения гибкости и мобильности в промышленной среде. В целом, рост промышленных Ethernet-сетей отражает стремление предприятий к повышению производительности, эффективности и безопасности производственных процессов в условиях цифровой трансформации.
Одной из задач, которые ставит перед нами стремительное развития цифровизации, это организация максимально бесшовных сетей промышленных объектов. Построение бесшовных сетей на промышленных объектах играет ключевую роль в обеспечении надежной и эффективной связи между различными устройствами и системами.
Почему это важно:
Непрерывность производства: Промышленные объекты, такие как заводы и предприятия, часто работают в круглосуточном режиме. Для обеспечения непрерывной работы производственных процессов необходимо, чтобы сетевая инфраструктура была надежной и устойчивой к сбоям. Бесшовные сети обеспечивают автоматическое переключение на резервные маршруты в случае обрыва связи или сбоя в сети, минимизируя простои и потери производства.
Управление данными в реальном времени: В промышленности часто требуется передача данных в реальном времени для мониторинга и управления производственными процессами. Бесшовные сети обеспечивают низкую задержку и высокую пропускную способность, позволяя передавать данные между устройствами без значительных задержек. Это особенно важно для систем автоматизации и контроля, где даже небольшая задержка может привести к нежелательным последствиям.
Гибкость и масштабируемость: Бесшовные сети позволяют легко добавлять новые устройства и расширять сетевую инфраструктуру без необходимости прерывания работы. Это обеспечивает гибкость и масштабируемость системы, что позволяет быстро адаптироваться к изменяющимся потребностям и условиям производства.
Новый Ethernet-протокол 10Base-T1L
10BASE-T1L — новый стандарт физического уровня Ethernet (IEEE 802.3cg-2019), который был принят IEEE (Институт инженеров электротехники и электроники) в ноябре 2019 года. Этот протокол кардинально изменит отрасль автоматизации процессов за счет значительного повышения операционной эффективности предприятия благодаря организации высоконадежного бесшовного подключения к Ethernet на полевом уровне, которое предусматривает самые разнообразные устройства, в том числе датчики и исполнительные механизмы.
Стандарт 10BASE-T1L решает проблемы, которые сегодня ограничивают использование Ethernet в полевых условиях в области автоматизации процессов. К таким проблемам относится недостаточная пропускная способность, относительная сложность кабельной разводки, ограниченная дальность передачи данных, необходимость создания так называемых островков данных, искробезопасные приложения для зон 0 и 1 (категория «опасные зоны»).
Стандарт 10BASE-T1L решает эти проблемы как при обновлении старых объектов, так и при создании новых. Он обеспечивает новые возможности для получения аналитических данных, включая объединение переменных процесса, вторичных параметров, обратной связи о состоянии активов, а также бесшовную передачу данных на уровень управления и в облако. Эти новые возможности открывают широкие перспективы для анализа и хранения данных о процессах и оборудовании, что способствует повышению производительности за счет конвергентной сети Ethernet от поля до облака.
Основные характеристики Ethernet-протокола 10Base-T1L:
- Скорость передачи данных – 10 Мбит/с
- Поддержка Power over Data Line (PoDL) / Single pair POE (SPoE) – питание по линии передачи данных до 60 Вт
- Тип кабеля – одна витая пара
- Расстояние – до 1000-1500 метров
- Поддержка Energy Efficient Ethernet (EEE)
- Работа с искробезопасным оборудованием
Устройства и приборы с поддержкой 10Base—T1L
- Контрольно-измерительные приборы
Появление контрольно-измерительных приборов, поддерживающих подключение с помощью протокола 10Base-T1L, позволит построить бесшовные сети до уровня поля (переферия).
В настоящее время все контрольно-измерительные приборы, выпускаемые Группой Компаний INSOL, поддерживают питание и передачу данных с помощью протокола 10BASE-T1L, имеют встроенные FTP Server и WEB интерфейс для настройки и диагностики.
- Устройства ввода / вывода с поддержкой 10Base—T1L
Смарт устройства ввода / вывода, которые позволят интегрировать в сети объектов приборы с различными протоколами связи с помощью 10Base-T1L, позволят построить практически бесшовную полевую сеть на существующих объектах или проектах с использованием контрольно-измерительных приборов предыдущих поколений.
Модули ввода / вывода INSOL 905 и 1000 позволяют подключать приборы КИП как с установкой в коммутационных шкафов, установленным за пределами взрывоопасных зон, так и непосредственно у технологического оборудования.
- Промышленные коммутаторы с поддержкой 10BASE—T1L
Управляемые коммутаторы с поддержкой 10BASE-T1L позволяют строить топологию промышленных Ethernet-сетей как по схеме «звезда», так и последовательно.
Коммутатор INSOL Node позволяет объединить до 7 каналов с протоколом 10BASE-T1L и передать их на более высокий уровень с помощью протокола 100BASE-T.
- Медиаконвертеры 100BASE-T to 10BASE-T1L
Распределенное устройство ввода-вывода (медиаконвертер) для преобразования протоколов Ethernet 10\100BASE-T в 10BASE-T1L и обратно увеличивает возможность построения «бесшовного» Ethernet.
Постоянное развитие и интеграция сетей Ethernet в промышленные среды в ближайшие годы сыграют ключевую роль в повышении эффективности, сокращении затрат на построение сетей предприятий.
Это продолжающееся развитие сделает промышленные сети Ethernet неотъемлемой частью «умных» заводов и отраслей промышленности будущего.
