[Industrial Communications] Ethernet PowerLink
Ethernet PowerLink คืออะไร
ETHERNET Powerlink ได้รับการแนะนำโดย B&R ในปี 2544 เป้าหมายของมันคือการให้บริการ Ethernet มาตรฐานที่มีคุณสมบัติเรียลไทม์และอนุญาตให้ใช้โซลูชันสากลจนถึงแอพพลิเคชั่นที่ต้องการการเคลื่อนไหว ตั้งแต่ในเวลานั้น EPSG (ETHERNET Powerlink Standardization Group) ได้เลื่อนขั้น ETHERNETรับผิดชอบต่อการเปิดกว้างการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องและความเป็นอิสระ
ปรัชญาสถาปัตยกรรม
ETHERNET Powerlink เป็นโปรโตคอลที่มีวัฏจักรอย่างเคร่งครัดซึ่งจัดการการเข้าถึงเครือข่ายรวมทั้งการซิงโครไนซ์ของอุปกรณ์ วงจรการสื่อสารแบ่งออกเป็นเฟส isochronous สำหรับข้อมูลเวลาที่สำคัญเช่นเดียวกับเฟสไม่ตรงกันสำหรับการถ่ายโอนข้อมูล Ad-hoc อุปกรณ์ทั้งหมดในเครือข่ายสามารถอ่านข้อมูลทั้งหมดจากอุปกรณ์อื่น ๆ ได้โดยตรง อ้อมเหนือ Central Bus Master ไม่จำเป็น โปรโตคอลนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการออกแบบในท้องถิ่นและการควบคุมระยะไกล
เนื่องจาก ETHERNET Powerlink เป็นระบบเรียลไทม์ตามรอบจึงเพิ่มกลไกช่วงเวลาผ่านกลไก CSMA / CD Master (ตัวควบคุม) สำรวจความคิดเห็น Slaves (ไดรฟ์) อย่างต่อเนื่องภายในรอบระยะเวลาการสื่อสารที่ปันส่วน รอบเวลาที่เหลือจะเหลือสำหรับการรับส่งข้อมูลแบบอะซิงโครนัสเช่นการกำหนดค่าของอุปกรณ์ การส่งข้อมูลเกิดขึ้นผ่านทางโทรเลขอีเธอร์เน็ตมาตรฐานด้วย Ethertype ตั้งค่าเป็น ‘Powerlink’ สำหรับข้อมูลตามเวลาจริงและ ‘IP’ สำหรับข้อมูลทั่วไป ทุกสถานี (ปรมาจารย์และทาส) ภายในส่วนเชื่อมต่อระหว่างกันแบบเรียลไทม์ผ่านฮับอีเธอร์เน็ตมาตรฐาน
เกตเวย์พิเศษเชื่อมโยงส่วนเรียลไทม์กับสภาพแวดล้อม Ethernet มาตรฐาน เวลา IEEE1588 วิธีการซิงโครไนซ์ช่วยให้เซ็กเมนต์เรียลไทม์ที่แตกต่างกันจะซิงโครไนซ์ในวิธีที่แม่นยำเช่นอาจจำเป็นสำหรับการควบคุมหุ่นยนต์หลายตัว
แนวคิดเบื้องหลัง ETHERNET Powerlink คือการหาสมดุลที่เหมาะสมระหว่างความต้องการระบบอัตโนมัติทั่วไปและความต้องการที่เฉพาะเจาะจงสำหรับแต่ละพื้นที่แอพพลิเคชัน สิ่งนี้นำไปสู่การยอมรับอย่างกว้างขวางวิธีการแก้ปัญหาที่ได้รับแรงฉุดเบื้องต้นในตลาด อย่างไรก็ตามผู้ขายเซอร์โวไดรฟ์เพียงไม่กี่รายเท่านั้นนำมาใช้ Powerlink แม้ว่าความจริงที่ว่าประเทศเช่นจีนนำมาใช้เป็นมาตรฐาน ซึ่งหมายความว่ามาตรฐานไม่ได้นำมาใช้อย่างกว้างขวางจริง ๆ ผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจที่เกิดขึ้นไม่ได้เป็นที่น่าสนใจเพราะราคาของเซอร์โวยังคงสูง เพื่อตอบสนองต่อเงื่อนไขเหล่านี้รัฐบาลจีนจึงมีอัพเดตมาตรฐานที่ต้องการและใช้ EtherCAT การมีตัวเลือกผู้ขายมากขึ้นจะทำให้ต้นทุนลดลง
ทำไมต้อง Real-time Industrial Ethernet ?
ช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมา มันเป็นเรื่องยากที่จะติดตามระบบ Fieldbus จำนวนมากที่ได้รับการพัฒนาในอุตสาหกรรมระบบอัตโนมัติโดยเฉพาะเพื่อวัตถุประสงค์ในการควบคุมกระบวนการผลิต และโรงงานยังคงมีข้อ จำกัด ต่าง ๆ ที่ขัดขวางประสิทธิภาพภายในโรงงานเอง ความต้องการจึงกลายเป็นแรงกดดันมากขึ้นสาหรับระบบการสื่อสารที่ต้องการความเชื่อถือได้และมีความยืดหยุ่นสูง การแก้ปัญหาใหม่นี้คาดว่าจะอนุญาตให้มีการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องและการอัพเกรดในอนาคต Ethernet เป็นครั้งแรกที่ได้รับความไว้วางใจให้เข้ามาแก้ไขปัญหานี้ Ethernet เป็นเทคโนโลยีที่ได้รับการทดลองและทดสอบซึ่งไม่มีสิทธิบัตรและมาตรฐานอย่างกว้างขวาง นอกจากนี้ยังมีศักยภาพที่ดีในการให้บริการโซลูชันการสื่อสารที่สอดคล้องกันซึ่ง ได้แก่ การเชื่อมต่อระหว่างขั้นตอนการควบคุมและระดับเขตข้อมูล อย่างไรก็ตามมาตรฐาน Ethernet ร่วมกับโปรโตคอล Ethernet เช่น TCP / IP ไม่เหมาะสมสำหรับการรับส่งข้อมูลแบบ Real time การรับส่งข้อมูลอาจล่าช้า เนื่องจากกลไก Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection (CSMA / CD) เป็นส่วนหนึ่งของมาตรฐาน Ethernet IEEE 802.3 กลไกนี้ช่วยป้องกันการชนข้อมูลบนบัสที่อาจเกิดขึ้นใน Ethernet เนื่องจากลักษณะเฉพาะของการส่งผ่านอีเธอร์เน็ต เพื่อที่จะพัฒนา Fieldbuses ที่มีความสามารถแบบ Ethernet แต่สามารถทางานได้ตามเวลาจริงผู้ผลิตได้ดำเนินการตามแนวทางต่างๆในการลดความล่าช้าดังกล่าว โซลูชั่นเหล่านี้เรียกทั่วไปว่าเทคโนโลยี “Real-time industrial Ethernet “ POWERLINK กลายเป็นหนึ่งในระบบอีเทอร์เน็ตอุตสาหกรรมแบบเรียลไทม์ที่ประสบความสำเร็จมากที่สุดในโลก
การควบคุมระบบด้วย POWERLINK
POWERLINK เป็นโซลูชันอีเทอร์เน็ตของอุตสาหกรรมที่ออกแบบมาเพื่อให้ผู้ใช้มีการใช้งานสอดคล้องและครบวงจรสำหรับการจัดการด้านการสื่อสารทั้งหมดในระบบอัตโนมัติที่ทันสมัย โดยทั่วไปมันเหมาะสำหรับทุกการใช้งานที่เกี่ยวข้างในด้านวิศวกรรมรวมถึงการใช้งานในกระบวนการอุตสาหกรรม
เครือข่าย POWERLINK รวมส่วนประกอบทั้งหมดในระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรมเช่น PLCs, sensors, I/O modules, motion controllers, safety controls, safety sensors and actuators, and HMI systems. Powerlink ไม่เพียงรองรับการส่งข้อมูลส่วนของข้อมูลที่เกิดขึ้นจริงสาหรับการใช้งาน แต่ในเฟส (ดูในหัวข้อ“Asynchronous Data”) นอกจากนี้ยังมี fixed timeslot ที่สงวนไว้สำหรับการถ่ายโอนข้อมูลของผู้ใช้อื่น ๆ ดังนั้นข้อมูลที่ไม่ใช่ time-critical จึงสามารถส่อออกได้เช่น ข้อมูลบริการเพื่อเปิดใช้งานการบำรุงรักษาระยะไกลและการกำหนดค่าอุปกรณ์ ในทำนองเดียวกันอุปกรณ์ที่ไม่ได้อยู่ในระดับระบบอัตโนมัติในทันทีอาจรวมอยู่ในระบบเครือข่ายด้วยเช่นกัน ในกรณีของกล้องวิดีโอสาหรับการเฝ้าระวังและการควบคุมการเข้าถึงเว็บไซต์ นอกจากนี้เกตเวย์ที่เหมาะสมจะอนุญาตให้มีการส่งข้อมูล Fieldbus อื่น ๆ ที่ไม่ใช่ POWERLINK ภายในส่วนที่ไม่ตรงกันของวงจรกล่าวคือโปรโตคอลจะช่วยให้สามารถรวมเครือข่ายต่างๆกันได้ Powerlink ครอบคลุมประสิทธิภาพของทุกระดับชั้น เป็นการแก้ปัญหาบนซอฟแวร์ที่ไม่มีการเร่งการทำงานของฮาร์ดแวร์เพื่อประสิทธิภาพ Real-time ของซอฟแวร์ เป็นระบบที่มีศักยภาพสูงที่สนับสนุนการทางานของโปรเซสเซอร์สำหรับวงรอบเวลาในพื้นที่เพียงไม่กี่ร้อบไมโครวินาที เนื่องจาก POWERLINK ไม่มีสิทธิบัตรและใช้กับฮาร์ดแวร์มาตรฐาน ผู้ผลิตหลายรายจึงเอื้ออำนวยการแก้ปัญหาทางค่าใช้จ่ายสาหรับแอพพลิเคชันแบบ Real-time ที่ต้องใช้งานอย่างมาก ระบบ Ethernet POWERLINK นั้นรวบรวมการเชื่อมต่อ การสื่อสารในแต่ละระบบเข้าเป็นหนึ่งเดียวเพื่อความสะดวกในการพิจารณาข้อมูลระหว่างระบบดังแสดงได้ดังรูป
เนื่องจากความยืดหยุ่นและความสามารถในการผสานระบบทั้งหมด Powerlink ถูกใช้ในงานวิศวกรรมเครื่องจักรและกระบวนการผลิต และในเทคโนโลยีการวัด ยกตัวอย่างการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมต่าง ๆ เช่น ระบบยานยนต์ เหมือง กระบวนการทางเคมี กระบวนการกระดาษและการพิมพ์ พลังงาน อาหาร สารกึ่งตัวนา เป็นต้น แสดงตัวอย่างกระบวนการผลิตได้ดังรูป
สถาปัตยกรรม
เนื่องจากลักษณะการทางานของแบนด์วิธ ในรอบการทางานสั้น ๆ และความยืดหยุ่นทางโปรโตคอล Powerlink จะเหมาะทั้งในการทางานรูปแบบรวมศูนย์กลาง (Centralized) และแบบกระจายอำนาจ (Decentralized) การออกแบบเครื่องจักรและโรงงานที่มีโครงสร้างแบบกระจายอำนาจให้ผู้ใช้งานเพิ่มความยืดหยุ่นสาหรับการปรับปรุงและขยาย แต่ต้องการระบบการสื่อสารที่ทำหน้าที่ได้ดีในโครงสร้างนั้น เทคโนโลยี POWERLINK มีความเหมาะสมกับความต้องการเหล่านี้โดยมียึดมาตรฐานอีเทอร์เน็ตที่ให้ผลประโยชน์ 2 อย่าง สำหรับการใช้งานในสภาพแวดล้อมแบบกระจายอานาจ คือ รูปแบบ Cross-traffic และการเลือกโทโพโลยีที่อิสระ
1. รูปแบบ Cross-Traffic
รูปแบบการสื่อสารแบบ Cross-Traffic ช่วยให้สามารถสื่อสารข้ามระหว่างส่วนประกอบได้โดยตรงโดยไม่ต้องผ่านตัว Master อุปกรณ์ทุกตัวสามารถส่งข้อมูลในรูปแบบของการออกอากาศ (Broadcast) เข้าสู่เครือข่ายโดยที่จุดอื่น ๆ สามารถรับการส่งข้อมูลนี้ได้ การเลือกโทโพโลยีที่อิสระเป็นสิ่งที่จาเป็นสาหรับการขยายระบบแต่ละส่วน การอัพเกรดเครื่องจักร การขยายโรงงาน และการเพิ่มเครื่องจักรใหม่อย่างต่อเนื่องในการติดตั้งยากที่จะเป็นไปได้ในหลาย ๆ การติดตั้งหรือยากที่จะมีค่าใช้จ่ายที่เหมาะสมในระบบที่มีโทโพโลยีที่ตายตัว Powerlink นั้นไม่มีข้อจากัดในการขยายระบบ ไม่มีผลกระทบในเชิงลบในความสามารถแบบ Real-time บนเครือข่าย
2. โทโพโลยีที่เป็นอิสระ
POWERLINK มีคุณลักษณะที่สำคัญที่สุด นั้นคือ ผู้ใช้งานสามารถเลือกใช้ประเภทของ Network topology ได้ด้วยตัวเอง 100 เปอเซนต์ โดย topology ของ network อาจมีได้หลายแบบ เช่น Star, Tree, Daisy chain, Ring structure ดังแสดงในรูปหรือการนำเอา topology แบบต่าง ๆ มารวมกัน ดังแสดงในรูป และไม่จำเป็นต้อง configuration นอกจากนี้ยังไม่มีความจำเป็นที่จะต้องพึ่งพากันระหว่าง Logical link ในแอพพลิเคชั่น และ physical layout การเปลี่ยนแปลงเครือข่ายรวมทั้งการปรับเปลี่ยนแบบ Realtime สามารถทาได้ทุกเมื่อและทุกรูปแบบโดยไม่ส่งผลต่อแอพพลิเคชั่น
กลไกการทำงาน
POWERLINK ไม่เหมือนกับระบบอีเธอร์เน็ตอุตสาหกรรมแบบRealtime อื่น ๆ POWERLINK เป็น Purely software เป็นพื้นฐานในการแก้ปัญหา ซึ่งมีความสอดคล้อง 100% ตามมาตรฐาน IEEE 802.3 การปฏิบัติตามมาตรฐานอย่างเคร่งครัดและทำโดยปราศจากฮาร์ดแวร์ที่เป็นกรรมสิทธิ์ POWERLINK ช่วยให้มั่นใจได้ว่าผลประโยชน์ทั้งหมดและความยืดหยุ่นของเทคโนโลยีอีเธอร์เน็ตจะนำมาสู่โปรโตคอลแบบเรียลไทม์ ผู้ใช้จึงสามารถใช้ส่วนประกอบฮาร์ดแวร์มาตรฐานเดียวกันและใช้เครื่องมือเดียวกันในการวินิจฉัย เพื่อให้บรรลุความสามารถแบบเรียลไทม์ POWERLINK ใช้วิธีการ polling and timeslot procedure โดยอนุญาตให้โหนดหนึ่งสามารถส่งข้อมูลได้ตลอดเวลา โดยทั่วไปแล้ว การติดต่อสื่อสาร การสื่อสารดาเนินการเช่นเดียวกับที่จัดขึ้นแบบ roundtable conversation โดย moderator จะแจ้งให้ participants ทาตาม statement ในสถานการณ์สมมติ moderator จะเห็นว่า ทุกคนจะได้รับข้อความเป็นรอบๆโดยการเชิญ participant หนึ่งหน่วย หลังจาก participant หน่วยอื่นได้ทาการติดต่อสื่อสาร (Speak)กันในเวลาที่กาหนด แต่ในทางตรงกันข้าม มาตรฐาน ethernet ได้กล่าวไว้ว่าในขั้นตอนนี้ Node แต่ละ Node จะไม่สามรถทาการติดต่อสื่อสารกันได้ในเวลาเดียวกัน (Speak)
1. เครือข่าย POWERLINK ในโครงสร้างการสื่อสาร
เครือข่าย POWERLINK นั้นใช้โครงสร้างการสื่อสารดังต่อไปนี้ แบบ 1 โหนด ตัวอย่างเช่น e.g. a PLC, motion controller, or industrial PC, ตัวอย่างที่กาหนดมานี้ถูกกาหนดให้ทาหน้าที่ หรือเรียกว่า Managing Node (MN) กล่าวคือ “การสนทนาของ moderator” หรืออุปกรณ์อื่น ๆ ทั้งหมดทางานเป็น Controlled Nodes (CN) The MN กาหนดพัลส์นาฬิกาสาหรับการซิงโครไนซ์ของอุปกรณ์ทั้งหมดและจัดการวงจรการสื่อสารข้อมูล ในการทางาน 1 cycle นั้น MN จะทาการ Polls อย่างต่อเนื่องในแต่ละ CN โดยการ Polling จะเสร็จได้นั้นจะต้องมีการทาผ่านข้อความ PollRequest ซึ่งจะมีการนาข้อมูลจาก MN ไป Polled CN โดย CN แต่ละแห่งจะส่งข้อมูลไปยัง Node อื่น ๆ ทั้งหมดผ่านทางข้อความ PollResponse วงจร POWERLINK ประกอบด้วยสามช่วง ในช่วง “ระยะเวลาเริ่มต้น” MN จะส่ง “Start of Cycle Frame” (SoC) ไปยัง CNs ทั้งหมดเพื่อซิงโครไนซ์อุปกรณ์ การแลกเปลี่ยนข้อมูล payload จะดาเนินการในช่วงที่สองซึ่งเป็นระยะ isochronous รอบระยะเวลาที่สามของวงจรหมายถึงจุดเริ่มต้นของระยะอะซิงโครนัสซึ่งจะช่วยให้การถ่ายโอนข้อมูลไม่ได้เป็นข้อมูลสาคัญเวลาเช่น TCP / IP ข้อมูล parameterization ภายในรูป แสดงถึงการสื่อสารในแต่ละรอบเวลาของเทคโนโลยี POWERLINK ในการควบคุมและรับส่งข้อมูล โดยจะแบ่งออกเป็นช่วง Isochronous Phase และ Asynchronous Phase
2. Unique Addressing
ที่อยู่ที่ไม่ซ้ากันสามารถตั้งค่าได้โดยใช้สวิตช์โหนดที่ติดตั้งมาด้วยในอุปกรณ์แต่ละตัว ทำให้มั่นใจว่าจะกาหนด IP Address ของอุปกรณ์ได้อย่างชัดเจนถูกต้อง วิธีการระบุที่อยู่นี้ช่วยให้สามารถกำหนดค่าในซอฟแวร์อย่างง่ายดายเมื่อตั้งค่าเครือข่ายและจำเป็นสำหรับการให้บริการที่มั่นคง การกำหนดที่อยู่ที่ไม่ซ้ากันนี้เป็นสิ่งจำเป็นโดยเฉพาะสำหรับเครื่องจักรที่มีการออกแบบคิดขึ้นใหม่เพื่อให้สามารถขยายได้ง่ายและรวดเร็ว
3. Hot Plugging
การเชื่อมต่อแบบ Hot Plugging หมายถึง การเชื่อมต่อโหนดเข้าหรือตัดการเชื่อมต่อจากเครือข่ายโดยไม่ต้องทำการรีบูตระบบสาหรับการเพิ่มหรือเปลี่ยนโหนดในการทำงานและไม่ทาให้ฟังก์ชันเครือข่ายเสียหาย ระบบ Powerlink ให้การสนับสนุนที่ไม่จำกัดสาหรับการ Hot Plugging ส่วนขยายหรือการเปลี่ยนแปลงอุปกรณ์โดยรอบจะไม่ทำให้ประสิทธิภาพการทางานแบบ Real-time ลดลงและไม่จาเป็นต้องทำการรีบูตระบบใหม่อีกต่อไป ผู้ปฏิบัติงานอาจจะทาการเปลี่ยนแปลงอุปกรณ์วัดหรือเพิ่มเติมหน่วยของเครื่องกลอิเล็กทรอนิกส์โดยไม่ต้องทำการหยุดการทำงานของเครือข่ายก่อนซึ่งเป็นเงื่อนไขพื้นฐานสาหรับการใช้โปรโตคอลในอุตสาหกรรมกระบวนการหรือในเครื่องจักรแบบแยกส่วนและโรงงานต่าง ๆ
4. Direct Cross-Traffic
การสื่อสารแบบอีเทอร์เน็ตหรือการสื่อสารของ Powerlink ทำงานเป็นไปตามรูปแบบการสื่อสารแบบกระจายเสียง (Broadcast) ซึ่งหมายความว่าโหนดทุกตัวสามารถแผยแพร่ข้อมูลของตนเองลงให้เครือข่ายได้โดยอิสระและทุกโหนดอื่น ๆ สามารถรับข้อมูลเหล่านี้ได้ โหนดสามารถบอกตามที่อยู่เป้าหมายบนแพ็กเก็ตข้อมูลว่าข้อมูลดังกล่าวมีไว้ให้สำหรับมันหรือไม่ หลักการส่งนี้จะช่วยให้สามารถข้ามการจราจรระหว่างผู้ควบคุมได้โดยตรงนั่นคือการสื่อสารไม่จาเป็นต้องผ่านมาสเตอร์ (Dedicated Master) หรือโหนดการจัดการ (Managing Node) ตัวอย่างเช่นในกลุ่มการผลิตที่ซิงโครไนซ์ คุณลักษณะนี้จะช่วยให้สามารถซิงโครไนซ์ตัวเข้ารหัสแบบโรตารี่บนไดรฟ์ทั้งหมดที่มีตัวเข้ารหัสหลักได้ สำหรับสถาปัตยกรรมด้านความปลอดภัยที่กระจายอำนาจการข้ามผ่านโดยตรงระหว่างส่วนประกอบด้านความปลอดภัยถือเป็นพื้นฐานเบื้องต้น ประโยชน์ที่ได้รับอยู่ในช่วงเวลาที่บันทึกไว้การลดความซับซ้อนของระบบและการลดการควบคุมซึ่งอนุญาตให้ใช้ตัวควบคุมที่ประหยัดมากขึ้นในหลาย ๆ ด้าน ภายในรูปแสดงกลไกการส่งข้อมูลของ POWERLINK โดยจะมี Overhead frame ในการเริ่มส่งสัญญาณในช่วง Isochronous phase คือ SoC (Start of Cycle) ก่อนที่สัญญาณจะทาการ Polling เพื่อเรียกข้อมูลในแต่ละจุดที่ต้องการด้วยเฟรม PReq (Poll Request) และได้รับการตอบรับด้วย PRes (Poll Response) เมื่อสิ้นสุดการเรียกข้อมูลใน Isochronous phase จะมีเฟรม SoA (Start of Async) ในการเริ่มส่งข้อมูลใน Asynchronous phase ต่อไป
5. Multiplexing
การมัลติเพล็กซ์เพิ่มประสิทธิภาพการใช้แบนด์วิธในช่วง Isochronous เนื่องจากข้อกำหนดเกี่ยวกับช่วงเวลาในการสุ่มตัวอย่างข้อมูลแตกต่างกันไปตามแต่ละการประยุกต์ใช้งาน ไม่จาเป็นที่โหนดการควบคุมทุกโหนดต้องถูกทำการโพลในทุก ๆ รอบการทางาน ในขณะที่ระบบที่มีความจาเป็น เช่น การใช้งานควบคุมการเคลื่อนไหวจานวนมากให้ข้อมูลและทำการโพลทุก ๆ รอบการทางาน การโพลข้อมูลเพียงครั้งเดียวจากทุก ๆ 3 รอบของข้อมูลอุปกรณ์วัดก็จะเพียงพอต่อการวัดอุณหภูมิ สำหรับการมัลติเพล็กซ์โหนดควบคุมที่มีข้อมูลที่มีลำดับความสาคัญต่าจะใช้ช่วงเวลาร่วมกันในระยะ Isochronous เพื่อให้อุปกรณ์ตัวที่หนึ่งใช้เฉพาะช่วงเวลาแรกเท่านั้น อุปกรณ์ที่สองใช้ช่วงเวลาของอุปกรณ์ที่สอง และอุปกรณ์ที่สามเฉพาะช่วงเวลาที่สามในทุก ๆ ลำดับ เพื่อถ่ายโอนข้อมูลของตน MN (Master Node) กำหนดและจัดการช่วงเวลา (timeslots) ที่ใช้ร่วมกันสาหรับกลุ่มของโหนดดังกล่าว ดังแสดงได้ในรูป
6. ข้อมูลแบบอะซิงโครนัส
ในระยะ Isochronous ของวงจรใน Powerlink สำหรับการถ่ายโอนข้อมูลที่สาคัญจะเป็นไปโดยระยะอะซิงโครนัสที่ใช้เวลาที่เหลือในวงรอบการทำงาน ในช่วงเวลานี้ไม่ใช่เพ็กเกจข้อมูลที่ต้องการความสำคัญต่อเวลาสามารถส่งผ่านในเฟรมอีเทอร์เน็ตมาตรฐาน ข้อมูลทุกชนิดสามารถทำการส่งในระยะอะซิงโครนัส Service Data Objects (SDO) สาหรับการกำหนดค่าอุปกรณ์และการวินิจฉัยข้อมูล การประยุกต์ใช้ เช่น ฟีตของกล้องวงจรปิด และโปรโตคอลเช่น TCP/IP สาหรับการกำหนดค่าของอุปกรณ์ หรือการบารุงรักษาจากเว็บเบราเซอร์ นอกจากนี้ยังเป็นวิธีการเชื่อมต่อโหนดที่ไม่สามารถเชื่อมต่อกับเครือข่ายแบบเรียลไทม์ รวมทั้งวิธีการรวมส่วนประกอบหรือกลุ่มโรงงานที่มีการติดตั้งฟิวบัสอินเตอร์เฟส (Fieldbus Interfaces) อื่น ๆ ในกรณีหลัง อุปกรณ์จะเชื่อมต่อกับโหนด Powerlink ผ่านทางเกตเวย์เพื่อวัตถุประสงค์นี้และข้อมูลฟิวบัสที่ไม่ใช่ Powerlink จะถูกส่งไปตามขั้นตอนในระยะอะซิงโครนัสของวงจรการทางาน Powerlink ในโหมดการถ่ายโอนข้อมูลนี้เป็นสิ่งที่จาเป็นอย่างยิ่งสาหรับการ Hot Plugging อุปกรณ์ที่เพิ่มใหม่หรือเปลี่ยนแปลงเพื่อให้อุปกรณ์อื่นสามารถระบุตัวตนได้โดยการส่งข้อมูลอุปกรณ์ไปยังโหนดการจัดการในระยะอะซิงโครนัส
7. Poll Response Chaining
โปรโตคอล POWERLINK ประกอบด้วยคุณลักษณะ “การตอบสนองแบบต่อเนื่องกัน” แทนที่จะเรียกใช้ CNs ตามลาดับผ่านเฟรม PReq CNs จะถูกเรียกใช้โดยเฟรม PResMN ซึ่งถูกส่งเป็นแบบหลายผู้รับ นี้จะเพิ่มประสิทธิภาพการทางาน ถ้ามีการเชื่อมต่อโหนดจานวนมากที่มีการประมวลผลข้อมูลจำนวนน้อย คุณลักษณะนี้เหมาะอย่างยิ่งสาหรับโหมดการควบคุมแบบรวมศูนย์กลาง เช่น แอพพลิเคชันหุ่นยนต์ที่มีความเร็วลูปควบคุม
Redundancy
POWERLINK สามารถแบ่งการทำงานได้เป็นสองชนิด คือ Medium redundancy และ Master redundancy การสำรองข้อมูลวงแหวน (Ring Redundancy) แบบคลาสสิกเป็นทางเลือกที่ง่ายและประหยัดมากในด้านเครื่องจักรวิศวกรรม แอ็พพลิเคชันจะเชื่อมโยงกันในรูปแบบของวงแหวน ปลายทั้งสองด้านของสายข้อมูลที่ทางานผ่านเครือข่ายจะต้องเชื่อมต่อกับคอนโทรลเลอร์ (สำหรับรูปแบบนี้สายดาต้าพอร์ทพิเศษหนึ่งตัวสามารถเปิดใช้งานแอพพลิเคชันลงในวงแหวนหากคอนโทรลเลอร์มีพอร์ตอินเทอร์เฟซสองพอร์ตที่รองรับ จะการทางานซ้าซ้อนกันได้) เมื่อตรวจพบความล้มเหลวของระบบระบบดังแสดงการเชื่อมต่อแบบวงแหวนในรูปที่ 9 จะเปลี่ยนจากเส้นทางข้อมูลที่ซ้าซ้อนไปยังเส้นทางที่สารองภายในหนึ่งรอบการทางาน ประเภทของระบบสารองนี้มักใช้สาหรับโซลูชันที่สัมผัสกับความเค้นทางกลจำนวนมาก
1. Complete Medium Redundancy
ระบบที่สำคัญต้องการคุณสมบัติในความพร้อมใช้งานสูงรวมถึงการสารองข้อมูล ในส่วนของ POWERLINK การสารองของสื่อนี้ทาได้ด้วยสองระบบเครือข่ายทางกายภาพที่แตกต่างกัน. ข้อมูลสารองแบบเดียวกันจะถูกถ่ายทอดในเวลาเดียวกันบนเครือข่ายทั้งสอง. ในกรณีเกิดการล้มเหลวของเครือข่าย สวิตช์จะทางานได้ทันทีโดยไม่ต้องหยุดทางานหรือกาหนดค่าใหม่. แต่ละโหนดเชื่อมโยงกับเครือข่ายทางกายภาพผ่านทาง Link Selector (LS)
2. Partial Ring Redundancy
เป็นรูปแบบของความซ้าซ้อนของวงแหวนที่จากัดเฉพาะบางส่วนของเครือข่าย ตัวอย่างเช่นเป็นเหตุผลที่จะใช้แหวนซ้าซ้อนเพื่อป้องกันการหมุนโปรแกรม กล่าวคือเพื่อสงวนช่องที่ซ้าบนตัวเชื่อมที่เป็นแหวนเลื่อนโหนดที่วางอยู่ด้านหลังโปรแกรมป้องกันที่ได้รับการป้องกันจากมุมมองของ MAN สามารถเชื่อมต่อผ่านสายเดี่ยวได้อีกครั้ง ดังแสดงในรูป
3. Master Redundancy
ประเภทที่สองของการสำรองข้อมูลคือ แบบ Master เต็มรูปแบบหรือ Managing Node ซึ่งมีบทบาทสาคัญสำหรับระบบความพร้อมใช้งานสูงและใช้สาหรับระบบพลังงานในกระบวนการอุตสาหกรรม. การสาฃำรองข้อมูลแบบ Master จะขึ้นอยู่กับโหนดจัดการที่ซ้าซ้อนตั้งแต่สองโหนดขึ้นไปที่ด้านบนของลำดับชั้นของเครือข่าย. มีเพียงหนึ่งโหนดที่ทำหน้าที่เป็นโหนดจัดการที่ใช้งานอยู่และอีกอันหนึ่งอยู่ในโหมดสแตนด์บายและการกระทำเป็นโหนดควบคุมจากมุมมองของโหนดผู้จัดการที่ใช้งานอยู่ข้อแตกต่างระหว่าง MN และ CN ที่สแตนด์บายคือ MN แบบสแตนด์บาย MN ตรวจสอบระบบเครือข่ายและ CN ทั้งหมดอย่างต่อเนื่องซึ่งจะทาให้แน่ใจได้ว่าสามารถใช้งาน MN ที่ใช้งานได้ตลอดเวลาโดยไม่ต้องรีบูตเครื่องใหม่ ในกรณีฉุกเฉิน POWERLINK Node ID 240 ซึ่งสงวนไว้สำหรับ MN จะถูกโอนย้ายไปยัง MN ที่ซ้าซ้อนที่สุด. รูปแบบการทางานซ้าซ้อนนี้ช่วยให้สามารถจัดโครงสร้างได้หลากหลาย ไม่ว่าในกรณีใด หรือ POWERLINK พื้นฐานทั้งหมด ลักษณะเช่น เวลาตอบสนองที่น้อยที่สุด,ความสามารถในการซิงโครไนซ์แบบเรียลไทม์,แบนด์วิธที่มีความถี่สูง และคุณลักษณะการวินิจฉัยที่เรียบง่ายจะสามารถใช้งานได้อย่างเต็มที่ดังแสดงในรูป
การวินิจฉัย
การวินิจฉัย (Diagnostics) ที่ใน POWERLINK ใช้ขั้นตอนโทรเลขเดี่ยวสาหรับการถ่ายโอนข้อมูล ซึ่งเป็นประโยชน์สาคัญให้ผู้ใช้ในการวินิจฉัยระบบ การกาหนดที่อยู่โหนดที่แตกต่างกันและพร้อมสาหรับการให้ข้อมูลผ่านไปในเครือข่ายวินิจฉัยอย่างถูกต้องในการติดตั้ง POWERLINK รองรับอีเธอร์เน็ตใดก็ได้ที่เครื่องมือวินิจฉัยอาจใช้ นอกจากนี้ POWERLINK ยังมีแบนด์วิธที่สงวนไว้สาหรับวัตถุประสงค์ในการวินิจฉัยโดยการออกแบบเท่านั้นเพื่อให้มั่นใจถึงความสามารถในการให้บริการแบบเต็มรูปแบบแม้ว่าเครือข่ายจะเน้นประสิทธิภาพสูงสุด
1. ระบบความปลอดภัยใน POWERLINK
เป็นโปรโตคอลที่มีความสามารถในการทางานแบบเรียลไทม์สาหรับเครื่องจักรและระบบอัตโนมัติของโรงงาน ที่รองรับรอบการสื่อสารเป็นช่วงไมโครวินาที และสามารถนามาใช้ในระบบที่จาเป็นในการให้การป้องกันระดับ SIL 3 การรับรู้ข้อผิดพลาดในการรับส่งข้อมูลอย่างน่าเชื่อถือ โปรโตคอลแบบเปิดจะบรรลุถึงความปลอดภัยระดับสูง ซึ่งหมายความว่าไม่จาเป็นต้องใช้บัสเพื่อความปลอดภัยแบบมีสายแยกต่างหากอีกต่อไป งานของโปรโตคอลความปลอดภัยไม่ใช่เพื่อป้องกัน แต่เพื่อการรับรู้และ “แยกแยะ” การส่งข้อมูลที่ผิดพลาดซึ่งสามารถทาได้โดยใช้กลไกที่สามารถระบุและส่งออกแพ็กเก็ตข้อมูลที่มีการเปลี่ยนแปลงหรือเสียหายได้ทันที POWERLINK Safety จึงช่วยให้สามารถใช้เครือข่ายที่ไม่ปลอดภัยสาหรับการใช้งานที่เกี่ยวข้องกับความปลอดภัยได้ POWERLINK Safety ไม่ขึ้นอยู่กับการส่งผ่านโปรโตคอลที่เฉพาะเจาะจงดังนั้นการใช้งานจึงไม่ จากัด เฉพาะสภาพแวดล้อมของ POWERLINK แต่ยังขยายไปยังโปรโตคอลอื่น ๆ เช่น CAN ความสามารถของ POWERLINK Safety เพื่อให้ทางานได้เต็มรูปแบบโดยไม่คานึงถึงโปรโตคอลที่ถือกรอบความปลอดภัยเป็นคุณลักษณะที่เรียกว่าหลักการ Black Channel, POWERLINK Safety เหมาะสาหรับการรวมระบบหยุดฉุกเฉินและการติดตั้งด้านความปลอดภัยอย่างง่าย เช่น ม่านแสง โดยจากข้อมูลในเฟรมนั้น Payload ด้านในจะมีการพ่วงการพ่วงข้อมูลที่ใช้ในการตรวจสอบแบบ CRC ไว้ในเฟรม โดยรวมกันนั้นจะเรียกว่า Subframe โดยที่ Subframe ทั้งหมดนั้นจะเรียกว่า Safety frame แสดงข้อมูลได้ดังรูป
2. openSAFETY
มาตรฐานด้านความปลอดภัยแบบเปิดและเป็นอิสระจากบัสแรกสาหรับโซลูชั่นอีเธอร์เน็ตอุตสาหกรรมทั้งหมด ลูกค้าได้มีการยื่นขอ มาตรฐานผู้ผลิตอิสระเป็นปี ด้วย Opensafety นี้ EPSG (Ethernet POWERLINK standardization Group) ได้ให้การตอบสนองต่อคาขอเหล่านั้นแล้ว และเปิดตัวโปรโตคอลความปลอดภัยแบบเปิด 100% ตัวแรกของโลก ในความเป็นจริง OpenSAFETY เปิดกว้างไม่เพียง แต่ในแง่ของพื้นฐานทางกฎหมายเท่านั้นแต่ยังเปิดอย่างแท้จริงในด้านเทคนิค: ให้โปรโตคอลบัสอิสระ OpenSAFETY สามารถใช้ได้กับ fieldbuses ทั้งหมด รวมไปถึงการแก้ปัญหา Ethernet ในอุตสาหกรรมหรือการสื่อสารเฉพาะอุตสาหกรรม ด้วยความสามารถแบบเรียลไทม์และการสนับสนุนการสื่อสารข้ามระบบโดยตรง POWERLINK เหมาะอย่างยิ่งกับ openSAFETY และช่วยให้มั่นใจได้ถึงเวลาตอบสนองที่ปลอดภัยที่สุดสาหรับระบบความปลอดภัย มาตรฐานความปลอดภัย openSAFETY ได้รับการรับรอง SIL 3 ตามมาตรฐาน IEC61508 และได้รับการรับรองจาก IEC ตามมาตรฐานความปลอดภัยทั่วโลกตาม IEC 61784–3 6.3
3. การรักษาความปลอดภัย
โดเมนแบบเรียลไทม์ POWERLINK ถูกแยกออกจากโดเมนที่ไม่ใช่แบบเรียลไทม์อย่างเคร่งครัดผ่านเกตเวย์ซึ่งมักจะรวมอยู่ในตัวควบคุม ทุกเครือข่ายของ POWERLINK ถือเป็นโดเมนเครือข่ายของตนเองที่แสดงถึงที่อยู่ภายนอกผ่าน IP Address เดียว เกตเวย์ทางานเหมือนกับไฟร์วอลล์ในการตั้งค่านี้ และแก้ไข IP Address สาธารณะโดยใช้ Network Address Translationไปยังที่อยู่ IP ที่มองไม่เห็นของโหนดในโดเมนแบบเรียลไทม์ มาตรการรักษาความปลอดภัยเพิ่มเติมและสามารถกำหนดกฏในการกรองได้และใช้ที่เกตเวย์ตามต้องการ การสังเกตด้านความปลอดภัยที่จาเป็นคือคุณสมบัติด้านการออกแบบขั้นพื้นฐานสำหรับระบบความปลอดภัยใด ๆ ที่จะนำมาใช้งาน
4. CANopen
การตัดสินใจอย่างนึงของ Ethernet POWERLINK Standardization Group หรือ EPSG คือการกาหนดในชั้นแอปพลิเคชั่นเลเย่อของโปโตคอลนี้ให้เป็น Carrier ของระบบกลไกทั้งหมดใน CANopen ซึ่งสมาคม CAN (Controller Area Network) ได้กล่าวถึง CAN Protocol ดังนี้
- CANopen เป็นโปรโตคอลที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด
- CANopen เป็นหนึ่งในโปรโตคอลแอ็พพลิเคชันที่ใช้กันแพร่หลายมากที่สุดในปัจจุบัน
โดยที่ประโยชน์หลักจะประกอบด้วย มีคำอธิบายมาตรฐานของอุปกรณ์ ซึ่งเกี่ยวกับสถานะของข้อมูล ,parameterizations , คุณลักษณะของอุปกรณ์ และ และข้อมูลที่เกี่ยวข้องอื่น ๆ ที่สามารถใช้ได้บนเครือข่าย อุปกรณ์จากผู้ผลิตที่แตกต่างกันสามารถแชร์ไฟล์คาอธิบายเดียวกันได้และสามารถแทนที่กันได้โดยไม่ต้องมีการกำหนดคอนฟิกใหม่ แสดการสื่อสารในชั้นข้อมูลของ CAN protocol ได้ดังรูป
อุปกรณ์ในการทางานของ POWERLINK
1. Master POWERLINK
Powerlink สามารถใช้งานได้โดยใช้การสนับสนุนจากฮาร์ดแวร์ในระบบการทำงานใด ๆ ที่เลือกใช้ เช่น Windows Linux หรือ VxWorks โดยมีมาตรฐานตัวควบคุมแบบอีเทอร์เน็ตแบบออนบอร์ด รอบการทำงานและความมั่นคงสามารถได้รับโดยขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพของ CPU และการปรับปรุงของระบบการทำงานต่อ CPU รอบการทำงานที่ 500 ไมโครวินาที จะมีค่าการสั่น (ความไม่แน่นอน) ปกติอยู่ที่ประมาณ 30 ไมโครวินาที การรวมการ์ด PCI กับระบบ Powerlink ก่อนการติดตั้งในระบบคือทางเลือกอีกอย่างสาหรับอุปกรณ์ Master ของ Powerlink ในกรณีนี้ตัวประมวลผลจะจัดการกับการแสต็ค (Stack) ของโปรโตคอลและประหยัดทรัพยากรของตัวประมวลผลกลาง โดยปกติจะบรรลุระยะเวลาของวงรอบที่ 100 ไมโครวินาที และมีความถูกต้องอยู่ที่ 0.1 ไมโครวินาที แสดงการสื่อสารได้ดังรูป
2. Slave POWERLINK
ในทำนองเดียวกันอุปกรณ์ที่เป็น Slaves ในระบบ Powerlink สามารถถูกใช้เป็นแสต็คในตัวประมวลผลในแอพพลิเคชันหรืออาจใช้ในการสื่อสารของฮาร์ดแวร์ ประเภทการใช้งานของ Slave ใน Powerlink มีตั้งแต่แบบ Ready-to-run หรือ Piggyback-style ที่เหมาะสาหรับการสร้างต้นแบบหรือสาหรับการผลิตที่มีขนาดเล็กเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ ชิปบน FPGA (Field Programmable Gate Array) ที่สมบูรณ์เมื่อรวมกับโปรโตคอลเป็นซอฟต์แวร์แอพพลิเคชัน ตัวเลือกต่าง ๆ เหล่านี้แตกต่างกันไปในเรื่องของความยืดหยุ่นและค่าใช้จ่าย การแก้ปัญหาโปรโตคอลที่มีหลายหลายทาให้ผู้ผลิตส่วนประกอบใช้แพลตฟอร์มฮาร์ดแวร์ที่สอดคล้องกัน มัลติโปรโตคอล ASICs รองรับทั้งระบบในชิบตัวเดียว โปรโยชน์รวมถึงอินเตอร์เฟซระหว่างโปรเซสเซอร์สื่อสารและโปรเซสเซอร์แอ็พพลิเคชัน แต่ยังมีข้อเสียเช่นอินเทอร์เฟซการเขียนโปรแกรมแบบกาหนดเองและค่าใช้จ่ายฮาร์ดแวร์ที่สูงขึ้นหรือค่าใช้จ่ายที่แตกต่างกันไปตามจานวนการผลิต มัลติโปรโตคอล FPGA ให้ความยืดหยุ่นสาหรับการใช้งานที่มีโปรโตคอลอื่น ๆ Powerlink ที่ใช้งานแบบ FPGA ให้ทางเลือกทางเศรษญกิจมากขึ้น และมีความยืดหยุ่นในเรื่องของอินเตอร์เฟส CPU แบบ 32 บิต ที่ติดตั้งกับหน่วยความจาภายใน RAM และหน่วยความจาแฟลช ลักษณะทั่วไปของ Slave คือคุณลักษณะที่มีความยืดหยุ่นในการเชื่อมต่อของแอพพลิเคชันและการเชื่อมต่อการสื่อสาร เช่น ผ่านทาง Dual pot RAM หรืออินเทอร์เฟซแบบอนุกรม แสดงการส่งข้อมูลของ Slave ได้ในรูป
3. อุปกรณ์การเชื่อมต่อ
ในการเชื่อมต่อในระบบ Ethernet POWERLINK นั้นสามารถใช้โทโพโลยีได้หลากหลายรูปแบบขึ้นอยู่กับผู้ใช้ เช่น Bus Star Tree เป็นต้น ซึ่งในการส่งข้อมูลในเชิงกายภาพนั้น POWERLINK จะใช้อุปกรณ์ในการเชื่อมต่อคือ สาย RJ45 และ Shield CAT5e เหมือนกับระบบ Ethernet ซึ่งจะแสดงอุปกรณ์ได้ดังภาพที่ 16 โดยการเชื่อมต่อ Node สูงสุดอยู่ที่ 240 Node และระยะทาง 100 เมตร ต่อการเชื่อมต่อที่ 100 Mbps
- สาย RJ45
RJ45 เป็นส่วนหนึ่งของชุดคำจำกัดความอย่างเป็นทางการของช่องเสียบโทรศัพท์ที่สร้างขึ้นในปี 1970 และได้รับการรับรองโดย Federal Communications Commission “RJ” ย่อมาจาก “Registered Jack” ช่องเสียบ RJ45 มีขนาดใหญ่กว่าปลั๊กโทรศัพท์มาตรฐานในสหรัฐอเมริกาเล็กน้อย แต่มีลักษณะเหมือนกัน ตัวเชื่อมต่อมีแปดขาซึ่งทำให้เป็นตัวเลือกที่เหมาะสาหรับเชื่อมต่อสายไฟแปดเส้นภายในสาย UTP อย่างไรก็ตาม RJ45 มีหมุดแปดตัว แต่มีที่ติดต่อเพียง 2 ช่องเพื่อชาร์จไฟนอกปลั๊ก มาตรฐานอีเทอร์เน็ตต้องการติดต่อแปดรายการเพื่อส่งต่อค่าใช้จ่ายไปยังรายชื่อที่ตรงกันในซ็อกเก็ตดังนั้นการออกแบบปลั๊กและซ็อกเก็ต RJ45 จึงได้รับการแก้ไขเพื่อใช้กับอีเธอร์เน็ต คาจากัดความ RJ อ้างอิงถึงแผนการเดินสายไฟไม่ใช่รูปร่างหรือลักษณะของปลั๊ก ด้วยเหตุผลนี้ปลั๊ก Ethernet ไม่สอดคล้องกับข้อกาหนด RJ45 และไม่ควรเรียกว่า RJ45 อย่างไรก็ตามการใช้ปลั๊กอินในการติดต่อสื่อสารโทรคมนาคมหาได้ยากมากดังนั้นปลั๊กอินเดียวที่มีลักษณะ RJ45 อยู่ในบริบทของ Ethernet แม้ว่า Ethernet ไม่ใช่ RJ45 จริง ๆ แต่ก็เป็นที่รู้จักกันในชื่อนี้
2. สาย CAT5e
สายคู่ตีเกลียว CAT5e จากสมาคมอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ที่ มีหน้าที่รับผิดชอบในการกาหนดประเภทสาย UTP ความแตกต่างหลักระหว่างประเภทคือการเพิ่มประสิทธิภาพของอัตราการบิดที่สูงขึ้นในคู่ของสายเคเบิ้ล CAT5e ไม่ใช่หมวดล่าสุดหรือดีที่สุดของ UTP แม้กระนั้นก็คือการติดตั้งอย่างกว้างขวางที่สุดจนถึงปัจจุบัน ความแตกต่างนี้มีแนวโน้มที่จะหายไปเมื่อเวลาผ่านไปเนื่องจากคาจากัดความ Ethernet ล่าสุดจาเป็นต้องมีประสิทธิภาพเหนือขีดความสามารถของสาย CAT5e ก่อน CAT5e มีให้บริการแล้ว CAT5 เป็นสายเคเบิลเครือข่ายที่มียอดขายสูงสุด “e” ใน “5e” หมายถึงการปรับปรุง หมวดล่าสุดของ UTP คือ CAT6 ซึ่งปัจจุบันได้รับการแนะนาสาหรับเครือข่าย Ethernet ที่เร็วกว่า การรวมกันของ UTP สาย RJ45 สาหรับการเชื่อมต่อเครือข่ายเป็นเรื่องปกติที่คอมพิวเตอร์ทุกเครื่องที่มีอะแดปเตอร์เครือข่ายมีซ็อกเก็ต RJ45 สายแปดเส้นในสาย CAT5e เชื่อมต่อกับขาในปลั๊ก อย่างไรก็ตามมีเพียงสี่เส้นเท่านั้นที่ต้องรับผิดชอบเรื่องการชาร์จ และในอนาคตการใช้งานเคเบิล CAT6 หมายความว่าสาย UTP สามารถให้สอดคล้องกับข้อกาหนดด้านประสิทธิภาพของอีเธอร์เน็ต เนื่องจากมีราคาถูกที่สุดในสายเคเบิลประเภทต่าง ๆ ที่แนะนาในมาตรฐานอีเทอร์เน็ต UTP น่าจะยังคงเป็นสายเคเบิลที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดสาหรับเครือข่ายท้องถิ่น CAT6 ใช้ขั้วต่อ RJ45 และในขณะที่ RJ45 จะยังคงใช้ต่อไปสาย CAT5e จะจางหายไปจากความนิยม แสดงการเปรียบเทียบสาย CAT5e และ CAT6 ใน RJ45 ได้ดังรูป
3. มาตรฐานที่ใช้
สาหรับมาตรฐานที่ใช้ใน ETHERNET Powerlink เพื่อให้สอดคล้องกับความต้องการของโครงสร้างเครือข่ายระบบอัตโนมัติได้รับการออกแบบเพื่อให้สอดคล้องกับมาตรฐานสากลและความปลอดภัยมากมายเช่น IEEE IEC และมาตรฐานอื่น ๆ จึงมีการออกแบบตามมาตรฐานดังตาราง
ข้อดีและข้อเสีย
ในระบบ Ethernet POWERLINK นั้นเป็นการนำระบบ Ethernet ที่ใช้งานในการเชื่อมต่อผ่านเครือข่ายซึ่งเป็นการเชื่อมต่อที่ไม่ Real-time มาสร้างเป็นเครือข่ายที่มีการทำงานแบบ Real-time ทึ่สามารถควบคุมกระบวนการผลิตได้ ซึ่งส่งผลดีหลายประการต่อการสื่อสารและรับส่งข้อมูล ถึงอย่างไรก็ตามแม้ว่าจะมึข้อดีที่ค่อนข้างมากในระบบ POWERLINK ก็มีข้อเสียที่ค่อนข้างสาคัญนั่นคือ ค่าใช้จ่ายในการติดตั้งระบบ POWERLINK แม่เทคโนโลยีไม่มีการผูกขาดลิขสิทธิ์ แต่โมดูลต่าง ๆ ที่รองรับก็มีราคาแพงกว่าระบบอื่น ๆ พร้อมทั้งระบบ Ethernet นั้นมีการส่งข้อมูลมีค่อนข้างมากผ่าน Frame Segment หรือ Packet เป็นต้น ทำให้มีค่าข้อมูล Overhead ที่สูงตามไปด้วย สามารถแสดงข้อดีข้อเสีย ของระบบ POWERLINK ได้ดังตารางที่ 2
ตัวอย่างการใช้งาน ETHERNET Powerlink
ในที่นี้จะแสดงถึงการใช้งานระบบ Ethernet POWERLINK ร่วมกับเทคโนโลยีการควบคุมอื่น ๆ เช่น Fieldbus ที่เชื่อมต่อกับ PLC และอุปกรณ์อื่น ในการควบคุมการทางานของมอเตอร์ โดยจะสามารถแสดงรูปแบบการเชื่อมต่อไปดังรูปที่ 18 และแบ่งการทางานของอุปกรณ์ในระบบได้ดังนี้
1. NextMove e100 — ตัวควบคุมเครื่องจักร 16 แกน เชื่อมต่อกับ HMI เพื่อแสดงผลของมอเตอร์
2. CP 600 HMI เชื่อมต่อกับ CANopen แสดงการทำงานของมอเตอร์ให้แก่ผู้ปฎิบัติงาน
3. CANopen remote I/O expansion สำหรับระบบผ่านทางไดฟ์ CANopen port (controlled by NextMove) เป็นตัวขยายอินพุตและเอาท์พุตของระบบ CANOpen
4. Line-shaft encoder ผ่านทาง plug-in card ของ MotiFlex หรือ encoder input ของ NextMove e100
5. MicroFlex e100 ไดฟ์เชื่อมต่อบน POWERLINK
6. External controllers เช่น ABB AC500 PLCs, เชื่อมต่อกับ e100 system ผ่านทาง fieldbus
7. Fieldbus gateway interface ติดตั้งบน slot ของ MotiFlex drive ทำหน้าที่เป็น gateway สำหรับระบบทั้งหมด, เชื่อมต่อไปยัง network / PLC
