ईथरनेट पॉवरलिंक

ईथरनेट पॉवरलिंक मानक ईथरनेट के लिए एक रीयल-टाइम प्रोटोकॉल था। यह इथरनेट पॉवरलिंक मानकीकरण समूह (EPSG) द्वारा प्रबंधित एक खुला प्रोटोकॉल है। इसे 2001 में ऑस्ट्रियन ऑटोमेशन कंपनी B&R द्वारा प्रस्तुत किया गया था।

इस प्रोटोकॉल का ईथरनेट केबलिंग या पावर ओवर ईथरनेट (पीओई), पावर लाइन संचार या बैंग एंड ओल्फसेन के पावरलिंक केबल के माध्यम से बिजली वितरण से कोई लेना-देना नहीं है।

सिंहावलोकन

इथरनेट पॉवरलिंक एक मिश्रित पोलिंग और टाइमस्लाइसिंग मैकेनिज्म के साथ इथरनेट का विस्तार करता है और यह प्रदान करता है:

• कॉन्फ़िगर करने योग्य प्रतिक्रिया समय के साथ बहुत कम आइसोक्रोनिक चक्रों में समय-महत्वपूर्ण डेटा का गारंटीकृत हस्तांतरण
• उप-माइक्रोसेकंड की बहुत उच्च सटीकता के साथ नेटवर्क में सभी नोड्स का समय-सिंक्रनाइज़ेशन
• आरक्षित अतुल्यकालिक संचार चैनल में कम समय-महत्वपूर्ण डेटा का प्रसारण

आधुनिक कार्यान्वयन 200 माइक्रो से कम के चक्र-समय और 1 माइक्रो से कम के समय-परिशुद्धता (जिटर) तक पहुंचते हैं।

मानकीकरण

पावरलिंक को ईथरनेट पावरलिंक मानकीकरण समूह (ईपीएसजी) द्वारा मानकीकृत किया गया था और जून 2003 में एक स्वतंत्र संघ के रूप में स्थापित किया गया था। कार्य समूह सुरक्षा, प्रौद्योगिकी, विपणन, प्रमाणन और अंतिम उपयोगकर्ताओं जैसे कार्यों पर ध्यान केंद्रित करते हैं। EPSG मानकीकरण निकायों और संघों के साथ सहयोग करता है, जैसे CAN in Automation (CAN in Automation) Group और IEC।

भौतिक परत

निर्दिष्ट मूल भौतिक परत 100BASE-TX तेज़ ईथरनेट थी। 2006 के अंत से, गीगाबिट ईथरनेट के साथ ईथरनेट पॉवरलिंक ने दस गुना अधिक (1,000 Mbit/s) संचरण दर का समर्थन किया।

देरी और घबराहट को कम करने के लिए रीयल-टाइम डोमेन के भीतर स्विच के बजाय दोहराए जाने वाले हब की सिफारिश की जाती है। ईथरनेट पावरलिंक औद्योगिक नेटवर्क की स्वच्छ केबलिंग के लिए IAONA की औद्योगिक ईथरनेट योजना और स्थापना मार्गदर्शिका का उपयोग करता है और दोनों औद्योगिक ईथरनेट कनेक्टर 8P8C (आमतौर पर RJ45 के रूप में जाना जाता है) और M12 स्वीकार किए जाते हैं।

सूचना श्रंखला तल

मानक ईथरनेट डेटा लिंक परत को एक अतिरिक्त बस शेड्यूलिंग तंत्र द्वारा विस्तारित किया जाता है, जो सुरक्षित करता है कि एक समय में केवल एक नोड नेटवर्क तक पहुंच रहा है। शेड्यूल को एक समकालिक चरण और एक अतुल्यकालिक चरण में विभाजित किया गया है। समकालिक चरण के दौरान, समय-महत्वपूर्ण डेटा स्थानांतरित किया जाता है, जबकि अतुल्यकालिक चरण गैर-समय-महत्वपूर्ण डेटा के प्रसारण के लिए बैंडविड्थ प्रदान करता है। प्रबंध नोड (एमएन) समर्पित मतदान अनुरोध संदेशों के माध्यम से भौतिक माध्यम तक पहुंच प्रदान करता है। नतीजतन, एक समय में केवल एक एकल नोड (सीएन) के पास नेटवर्क तक पहुंच है, जो टकराव से बचा जाता है, स्विच करने से पहले पुराने ईथरनेट हब पर मौजूद होता है। नॉन-स्विच्ड ईथरनेट का करियर सेंस मल्टीपल एक्सेस मैकेनिज्म, जो गैर-नियतात्मक ईथरनेट व्यवहार का कारण बनता है, ईथरनेट पॉवरलिंक शेड्यूलिंग मैकेनिज्म से बचा जाता है।

मूल चक्र

सिस्टम स्टार्ट-अप समाप्त होने के बाद, रीयल-टाइम डोमेन रीयल-टाइम स्थितियों के तहत काम कर रहा है। मूल चक्र का शेड्यूलिंग प्रबंध नोड (MN) द्वारा नियंत्रित किया जाता है। समग्र चक्र समय आइसोक्रोनस डेटा, अतुल्यकालिक डेटा और प्रत्येक चक्र के दौरान मतदान किए जाने वाले नोड्स की संख्या पर निर्भर करता है।

मूल चक्र में निम्नलिखित चरण होते हैं:

• प्रारंभ चरण: प्रबंध नोड सभी नोड्स को एक सिंक्रनाइज़ेशन संदेश भेज रहा है। फ़्रेम को SoC—Start of Cycle कहा जाता है।
• आइसोक्रोनस चरण: प्रबंध नोड प्रीक - पोल अनुरोध - फ्रेम भेजकर प्रक्रिया या गति नियंत्रण के लिए समय-महत्वपूर्ण डेटा स्थानांतरित करने के लिए प्रत्येक नोड को कॉल करता है। संबोधित नोड राष्ट्रपति - मतदान प्रतिक्रिया - फ्रेम के साथ उत्तर देता है। चूंकि अन्य सभी नोड इस चरण के दौरान सभी डेटा को सुन रहे हैं, इसलिए संचार प्रणाली निर्माता-उपभोक्ता संबंध प्रदान करती है।

समय सीमा जिसमें Preq-n और Preq-n शामिल हैं, को संबोधित नोड के लिए समय स्लॉट कहा जाता है।

• एसिंक्रोनस फेज: मैनेजिंग नोड एक विशेष नोड को एसओए-स्टार्ट ऑफ एसिंक्रोनस-फ्रेम भेजकर एड-हॉक डेटा भेजने का अधिकार देता है। संबोधित नोड ASnd के साथ उत्तर देगा। इस चरण के दौरान मानक आईपी-आधारित प्रोटोकॉल और एड्रेसिंग का उपयोग किया जा सकता है।

रीयल-टाइम व्यवहार की गुणवत्ता समग्र बुनियादी चक्र समय की शुद्धता पर निर्भर करती है। अलग-अलग चरणों की लंबाई तब तक भिन्न हो सकती है जब तक कि सभी चरणों का योग मूल चक्र समय सीमाओं के भीतर रहता है। प्रबंधन नोड द्वारा मूल चक्र समय के पालन की निगरानी की जाती है। समकालिक और अतुल्यकालिक चरण की अवधि को कॉन्फ़िगर किया जा सकता है।

चित्र 1: समय रेखा के ऊपर के फ्रेम MN द्वारा भेजे जाते हैं, समय रेखा के नीचे विभिन्न CN द्वारा।

चित्र 2: नोड्स के लिए टाइम स्लॉट और एसिंक्रोनस टाइम स्लॉट

बैंडविड्थ अनुकूलन के लिए मल्टीप्लेक्स

प्रत्येक मूल चक्र के दौरान समकालिक डेटा स्थानांतरित करने के अलावा, कुछ नोड बेहतर बैंडविड्थ उपयोग के लिए स्थानांतरण स्लॉट साझा करने में भी सक्षम हैं। उस कारण से, आइसोक्रोनस चरण विशेष नोड्स को समर्पित स्थानांतरण स्लॉट के बीच अंतर कर सकता है, जिन्हें प्रत्येक मूल चक्र में अपना डेटा भेजना होता है, और नोड्स द्वारा साझा किए गए स्लॉट अलग-अलग चक्रों में एक के बाद एक डेटा स्थानांतरित करने के लिए होते हैं। इसलिए, कम महत्वपूर्ण अभी भी समय-महत्वपूर्ण डेटा को मूल चक्र की तुलना में लंबे चक्रों में स्थानांतरित किया जा सकता है। प्रत्येक चक्र के दौरान स्लॉट सौंपना प्रबंध नोड के विवेक पर है।

चित्र 3: ईपीएल मल्टीप्लेक्स मोड में टाइम स्लॉट।

पोल प्रतिक्रिया श्रृंखलन

मोड मुख्य रूप से रोबोटिक्स अनुप्रयोगों और बड़े सुपरस्ट्रक्चर के लिए उपयोग किया जाता है। कुंजी फ्रेम की कम संख्या और बेहतर डेटा वितरण है।

ओपनसेफ्टी

आज, मशीनें, संयंत्र और सुरक्षा प्रणालियाँ हार्डवेयर-आधारित सुरक्षा कार्यों से बनी एक कठोर योजना में फंस गई हैं। इसके परिणाम लागत-गहन केबलिंग और सीमित नैदानिक ​​विकल्प हैं। समाधान मानक धारावाहिक नियंत्रण प्रोटोकॉल में सुरक्षा प्रासंगिक अनुप्रयोग डेटा का एकीकरण है। OpenSAFETY प्रकाशित/सब्सक्राइबर और क्लाइंट/सर्वर संचार दोनों की अनुमति देता है। सुरक्षा प्रासंगिक डेटा मानक संचार संदेशों के अंदर एक एम्बेडेड डेटा फ़्रेम के माध्यम से प्रेषित होता है। व्यवस्थित या स्टोचैस्टिक त्रुटियों के कारण किसी भी ज्ञात विफलता से बचने के उपाय कार्यात्मक सुरक्षा प्रोटोकॉल का एक अभिन्न अंग हैं। OpenSAFETY IEC 61508 के अनुरूप है। प्रोटोकॉल सुरक्षा अखंडता स्तर 3 की आवश्यकताओं को पूरा करता है। त्रुटि का पता लगाने वाली तकनीकों का मौजूदा परिवहन परतों पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है।

संदर्भ

• Machine safety Tactical brief (2012), "Machine Safety" (PDF), Automation World, archived from the original (PDF) on 2012-09-07, retrieved 2012-08-23

• Humphrey, David (2012), openSAFETY Initiative Aims to Unify Industrial Safety Protocols, USA: ARC Advisory Group, archived from the original on 2012-08-17

• "POWERLINK Awarded National Standard in China", Control Engineering Asia, 2012, archived from the original on 2013-01-19

• "DDASCA Consortium defines openSAFETY as standard", Automation.com, 2012

• Zezulka, F.; Hyncica, o. (2008), "Průmyslový Ethernet VIII: Ethernet Powerlink, Profinet" (PDF), Automa, 5: 62–66

• Which Ethernet system is the right one?, Control Engineering Europe, 2009

बाहरी संबंध

• ethernet-powerlink.org Ethernet POWERLINK Standardization Group website
• sourceforge.net/projects/openpowerlink Open Source Stack

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