ในเครือข่ายโรงงาน PLC, IO ระยะไกล กล้อง และคอมพิวเตอร์อาจเสียบสายเครือข่ายชนิดเดียวกันทั้งหมด แต่นั่นไม่ได้หมายความว่าอุปกรณ์เหล่านี้ใช้โปรโตคอลเดียวกัน และไม่ได้หมายความว่าสวิตช์อุตสาหกรรมทุกตัวจะตอบสนองข้อกำหนดด้านการควบคุมการเคลื่อนที่ได้ เมื่อเลือกและใช้สวิตช์ คุณต้องพิจารณาความสามารถในการเชื่อมต่อ โปรโตคอลที่ใช้ในงาน และข้อกำหนดด้านเวลาไปพร้อมกัน บทความนี้อธิบายความแตกต่างระหว่างชั้นเหล่านี้ และไม่ได้กล่าวว่า PROFINET หรือ EtherCAT เป็นตัวเลือกการตั้งค่าที่สวิตช์ทุกตัวมี
1. การใช้สายชนิดเดียวกันหมายความเพียงว่าวิธีเชื่อมต่ออาจเหมือนกัน
หากเปรียบเทียบกับถนน สายเคเบิลและใยแก้วนำแสงก็เหมือนถนน เฟรมอีเทอร์เน็ตเหมือนยานพาหนะที่วิ่งบนถนน ส่วนโปรโตคอลที่ใช้ในงานคือกฎการเข้ารหัสและการจัดส่งสินค้าที่อยู่ในยานพาหนะ การที่ถนนให้ยานพาหนะผ่านได้ไม่ได้หมายความว่าถนนจะแปลงคำสั่งซื้อภาษาจีนเป็นรูปแบบอื่นโดยอัตโนมัติ สวิตช์ทำหน้าที่หลักในการส่งต่อตามข้อมูลของเฟรม ส่วน PLC และอุปกรณ์ปลายทางจะเข้าใจกันได้หรือไม่นั้นเป็นอีกเรื่องหนึ่ง
ตัวอย่างเช่น อุปกรณ์เก็บข้อมูลที่รองรับ Modbus TCP ต้องถูกอ่านข้อมูลโดยคอมพิวเตอร์แม่ข่ายที่รองรับวิธีสื่อสารที่สอดคล้องกัน ส่วนตัวควบคุม PROFINET ต้องมีอุปกรณ์ IO ที่เข้ากันได้และการกำหนดค่าทางวิศวกรรม แม้อุปกรณ์สองชุดจะเชื่อมต่อกับสวิตช์ตัวเดียวกัน ก็ไม่อาจสรุปว่าโปรโตคอลทำงานร่วมกันได้เพียงเพราะไฟแสดงสถานะติดอยู่ เมื่อต้องแปลงจริง ให้ยืนยันเกตเวย์หรือโปรแกรมประยุกต์ที่เหมาะสม แทนที่จะสมมติว่าสวิตช์มีฟังก์ชันการแปลงมาโดยปริยาย
2. ระบุข้อกำหนดเครือข่ายจากงานที่ใช้งานจริง
อย่าระบุเพียงว่า “ต้องมีพอร์ตเครือข่ายกี่พอร์ต” ให้เริ่มจากชื่ออุปกรณ์ปลายทาง โปรโตคอล ทิศทางการสื่อสาร รอบการอัปเดต ปริมาณข้อความ และผลกระทบจากการขัดจังหวะ การเก็บข้อมูลอุณหภูมิที่อัปเดตหนึ่งครั้งต่อช่วงเวลามีข้อกำหนดด้านเวลาไม่เหมือนกับการควบคุมเซอร์โวหลายแกนแบบซิงโครไนซ์ กล้องที่อัปโหลดวิดีโอต่อเนื่องก็แตกต่างจากการเข้าถึงหน้าจัดการสวิตช์เป็นครั้งคราวเช่นกัน เมื่อทราบว่างานทำงานอย่างไรแล้วเท่านั้น จึงจะประเมินแบนด์วิดท์ โทโพโลยี และความสามารถในการวินิจฉัยได้
การระบุระยะเวลาหยุดชะงักและการชะลอตัวที่ยอมรับได้ให้ชัดเจนก็สำคัญเช่นกัน งานบางประเภทอนุญาตให้ลองใหม่ในช่วงเวลาสั้น ๆ ขณะที่บางงานต้องสั่งหยุดเพื่อป้องกันอันตราย การออกแบบเครือข่ายเพียงอย่างเดียวไม่ควรใช้แทนฟังก์ชันความปลอดภัยของอุปกรณ์ สำหรับระบบที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของเครื่องจักรและความปลอดภัยของบุคลากร ควรให้บุคลากรวิศวกรรมที่รับผิดชอบยืนยันสถาปัตยกรรมความปลอดภัย คำว่า “เชื่อถือได้” ในชื่อสวิตช์อุตสาหกรรมไม่ได้หมายความว่าสวิตช์นั้นเป็นตัวควบคุมความปลอดภัย
3. เหตุใดพอร์ตกิกะบิตจึงไม่ได้หมายความว่าข้อมูลควบคุมจะมาถึงทันเวลา
อัตราของพอร์ตบ่งบอกความสามารถของพอร์ตนั้นในการส่งข้อมูลภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด เมื่อสวิตช์รับทราฟฟิกจากหลายทิศทางและกระแสข้อมูลเหล่านี้ต้องออกทางพอร์ตเดียวกันในเวลาเดียวกัน พอร์ตขาออกยังคงต้องส่งเฟรมทีละเฟรม และข้อมูลที่ยังส่งไม่ได้ชั่วคราวจะเข้าสู่บัฟเฟอร์ เปรียบเหมือนรถหลายคันที่รวมเข้าสู่ช่องทางเดียว แม้ถนนขาเข้าแต่ละสายจะกว้าง ก็ยังอาจมีคิวที่จุดรวมทางได้
แบนด์วิดท์เฉลี่ยอาจไม่สูง แต่ทราฟฟิกแบบระเบิดก็ยังอาจเกิดขึ้น ณ ขณะหนึ่งได้ เวลารอเปลี่ยนไปตามโหลด ซึ่งเป็นสาเหตุหนึ่งของความแปรผันของความหน่วง เมื่อคิวสะสมเป็นเวลานานก็อาจเกิดการทิ้งข้อมูลด้วย ระบบควบคุมต้องคำนึงไม่เพียงว่าส่งข้อมูลได้หรือไม่ แต่ต้องพิจารณาด้วยว่าส่งได้ทันเวลาหรือไม่ภายใต้สภาวะการทำงานที่เลวร้ายที่สุด คุณไม่สามารถใช้อัตราเฉลี่ยของหนึ่งวันแทนการทดสอบความหน่วงและการสูญหายของแพ็กเก็ตในช่วงเวลาสำคัญได้
4. เหตุใดจึงควรพิจารณา PROFINET RT และ IRT แยกกัน
PROFINET ไม่ได้เป็นเพียงสิ่งที่ “เร็วกว่าสายเครือข่ายทั่วไป” แต่ประกอบด้วยกลไกการสื่อสารที่แตกต่างกันสำหรับงานต่าง ๆ เช่น การวินิจฉัย การตั้งค่าพารามิเตอร์ และข้อมูลเวลาจริง สำหรับสถานการณ์ที่ต้องการการซิงโครไนซ์และความแน่นอนด้านเวลาสูงขึ้น IRT ยังเกี่ยวข้องกับเวลาร่วม ทรัพยากรการส่งที่สงวนไว้ และการจัดตารางด้วย คำอธิบาย IRT ของ PI North America แยกกลไกเหล่านี้ไว้อย่างชัดเจน และชี้ว่าอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องในเส้นทางการสื่อสาร IRT ต้องมีความสามารถที่สอดคล้องกัน
ดังนั้น ตัวเรือนสำหรับงานอุตสาหกรรม พอร์ตกิกะบิต QoS ทั่วไป หรือฟังก์ชันเครือข่ายวงแหวนเพียงอย่างใดอย่างหนึ่งจึงไม่สามารถพิสูจน์ได้ว่าอุปกรณ์เป็นไปตามข้อกำหนด IRT ควรตรวจสอบว่าโครงการต้องการความสามารถ PROFINET แบบใดโดยเทียบกับตัวควบคุม อุปกรณ์ปลายทาง โทโพโลยี และข้อกำหนดของระบบ หากผู้ผลิตให้ข้อมูลการรับรองหรือความเข้ากันได้ ต้องยืนยันรุ่นและเวอร์ชันที่ข้อมูลนั้นครอบคลุมด้วย อย่าเหมารวมความสามารถของผลิตภัณฑ์รุ่นหนึ่งในซีรีส์ว่าใช้ได้กับทั้งซีรีส์
5. ไม่อาจมอง EtherCAT ว่าเป็นตัวเลือกเปิดใช้งานทั่วไปบนสวิตช์ธรรมดา
EtherCAT ใช้กลไกการสื่อสารและการประมวลผลเฉพาะ ตาม คำอธิบายทางเทคนิคของ EtherCAT Technology Group ตัวควบคุมของอุปกรณ์สเลฟสามารถประมวลผลข้อมูลที่เกี่ยวข้องขณะที่เฟรมผ่านได้ ซึ่งต่างจากบทบาทของสวิตช์ทั่วไปที่รับและส่งต่อเฟรมอีเทอร์เน็ต คุณไม่สามารถหาปุ่ม “เปิดใช้ EtherCAT” ในหน้าจอของสวิตช์ใด ๆ แล้วสรุปว่าสวิตช์นั้นกลายเป็นอุปกรณ์สเลฟ EtherCAT หรืออุปกรณ์แยกสาขาเฉพาะทางแล้ว
เมื่อต้องแยกสาขา EtherCAT เปลี่ยนอุปกรณ์ หรือเชื่อมต่อกับเครือข่ายทั่วไป ควรเลือกส่วนประกอบตามสถาปัตยกรรมของระบบควบคุมและคำแนะนำของผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้อง อุปกรณ์บางตัวมีทั้งอินเทอร์เฟซอีเทอร์เน็ตทั่วไปและอินเทอร์เฟซ EtherCAT ซึ่งไม่สามารถเสียบสลับกันตามอำเภอใจได้ วิธีที่ปลอดภัยที่สุดคือตรวจสอบเครื่องหมายกำกับพอร์ตของอุปกรณ์และแบบทางวิศวกรรม แทนที่จะตัดสินจากรูปทรงช่องเสียบ บทความนี้ไม่ได้ให้ขั้นตอนการต่อแบบเดซีเชนที่แยกขาดจากระบบควบคุมเฉพาะ
6. VLAN มัลติคาสต์ และเครือข่ายวงแหวนแก้ปัญหาอะไรบ้าง
VLAN ใช้แบ่งขอบเขตเครือข่ายเชิงตรรกะและช่วยลดการสื่อสารข้ามขอบเขตที่ไม่จำเป็นได้ แต่ไม่ใช่การตัดการเชื่อมต่อทางกายภาพ และไม่ใช่การแปลงโปรโตคอล การจัดการมัลติคาสต์ใช้ควบคุมขอบเขตการส่งต่อทราฟฟิกมัลติคาสต์ที่เกี่ยวข้อง งานอุตสาหกรรมไม่ได้ใช้มัลติคาสต์ทุกงาน และไม่ใช่ทุกงานที่ต้องเปิดใช้ฟังก์ชันมัลติคาสต์แบบเดียวกัน ควรตัดสินใจว่าจะเปิดใช้หรือไม่ตามทราฟฟิกของงานและข้อกำหนดของอุปกรณ์
โปรโตคอลเครือข่ายวงแหวนควบคุมเส้นทางเครือข่ายสำรอง ป้องกันลูปในเลเยอร์ 2 และกู้คืนการเชื่อมต่อภายใต้เงื่อนไขที่รองรับ กระบวนการกู้คืนอาจส่งผลต่องานควบคุม การกู้คืนการเชื่อมต่อได้ไม่ได้หมายความว่าจะไม่มีผลกระทบต่อระบบควบคุมทุกระบบเลย การเลือกโทโพโลยีแบบดาว แบบสาย และแบบวงแหวนก็ไม่ควรพิจารณาจากความสวยงามของภาพ แบบดาวช่วยแยกข้อขัดข้องของสาขาได้ง่ายกว่า แบบสายอาจทำให้การสื่อสารปลายน้ำขึ้นอยู่กับโหนดต้นน้ำ และแบบวงแหวนเพิ่มข้อกำหนดด้านโปรโตคอลและความเข้ากันได้
7. ต้องตรวจสอบความสามารถของผลิตภัณฑ์ Feichang ตามรุ่นที่ระบุ
Feichang หน้าผลิตภัณฑ์สวิตช์แบบจัดการได้สำหรับติดตั้งบนราง พร้อมพอร์ตไฟฟ้า 4 และพอร์ตออปติคัล 2 ระบุฟังก์ชัน STP/RSTP, VLAN และฟังก์ชันที่เกี่ยวข้องกับมัลติคาสต์ ซึ่งใช้เป็นข้อมูลประกอบการเลือกตามข้อกำหนดด้านการรวมเครือข่าย การเชื่อมต่อออปติคัลกับไฟฟ้า และการจัดการได้ ข้อมูลในหน้านี้ไม่ได้พิสูจน์ว่าผลิตภัณฑ์มีความสามารถ PROFINET IRT หรือเป็นโหนดเฉพาะทาง EtherCAT เมื่อมีข้อกำหนดเหล่านี้ ต้องยืนยันเอกสารและความเข้ากันได้กับระบบของผลิตภัณฑ์รุ่นนั้นแยกต่างหาก
เมื่อส่งข้อกำหนดให้ Feichang แนะนำให้แนบรายการอุปกรณ์ปลายทาง โปรโตคอลควบคุม ระยะเดินสาย แผนภาพโทโพโลยี รอบการอัปเดต และเวลากู้คืนที่ยอมรับได้ด้วย ข้อมูลเหล่านี้ช่วยแยกแยะว่าลูกค้าต้องการการเชื่อมต่ออีเทอร์เน็ตทั่วไป โครงสร้างพื้นฐานเครือข่ายแบบจัดการได้ หรืออุปกรณ์เฉพาะสำหรับโปรโตคอลอุตสาหกรรมชนิดใดชนิดหนึ่ง ฝ่ายจัดซื้อไม่ควรถามเพียงว่า “รองรับโปรโตคอลอุตสาหกรรมหรือไม่” แต่ควรถามว่า “สามารถตอบสนองข้อกำหนดในระบบนี้ เวอร์ชันนี้ และเส้นทางการสื่อสารนี้ได้หรือไม่”
8. ตรวจสอบด้วยโหลดจริงและเก็บบันทึกที่ใช้ทดสอบซ้ำได้
ควรเริ่มทดสอบในสภาพแวดล้อมออฟไลน์ที่ได้รับอนุมัติ ตรวจสอบการทำงานพื้นฐานของตัวควบคุมและอุปกรณ์ปลายทางหนึ่งชุดก่อน แล้วค่อย ๆ เพิ่มทราฟฟิกวิดีโอ การเก็บข้อมูล และการจัดการตามที่คาดไว้ บันทึกอัตราของพอร์ต จำนวนข้อผิดพลาดและการทิ้งข้อมูล รอบการทำงาน และสัญญาณเตือน พร้อมสังเกตว่าสิ่งเหล่านี้เปลี่ยนไปหรือไม่หลังเพิ่มโหลด เมื่อต้องตรวจสอบการกู้คืนลิงก์ ให้ดำเนินการตามแผนโครงการ อย่าดึงสายออกโดยตรงระหว่างการผลิตเพื่อสร้างข้อขัดข้อง
บันทึกการตรวจรับควรตอบได้ว่าใช้ทดสอบกับอุปกรณ์และเวอร์ชันใด โทโพโลยีเป็นอย่างไร สร้างโหลดอย่างไร ทดสอบนานเท่าใด พบความผิดปกติอะไร และใครเป็นผู้กำหนดเกณฑ์ผ่าน การเปิดหน้าเว็บได้แสดงเพียงว่าการเข้าถึงครั้งนั้นสำเร็จ การ Ping ปกติหนึ่งครั้งก็ไม่สามารถพิสูจน์ได้ว่ารอบการควบคุมทั้งหมดปกติ การแยก “การเชื่อมต่อทางกายภาพถูกต้อง” “การทำงานตามโปรโตคอลถูกต้อง” และ “สมรรถนะด้านเวลาเป็นไปตามข้อกำหนด” ออกเป็นสามรายการ ช่วยหลีกเลี่ยงการใช้การทดสอบที่ง่ายที่สุดแทนการตรวจสอบระบบจริง
จากการเก็บข้อมูลภาคสนามสู่ระบบระดับบน อุปกรณ์แต่ละตัวรับผิดชอบอะไร
เครื่องมือวัดหรือตัวควบคุมภาคสนามสร้างข้อมูลการทำงานก่อน จากนั้นอุปกรณ์ปลายทางที่เชื่อมต่ออีเทอร์เน็ตได้จะส่งข้อมูลเข้าสู่เครือข่ายสวิตช์ แล้วอุปกรณ์ระดับเข้าถึงและระดับรวมเครือข่ายจะส่งต่อไปยังระบบตรวจติดตามหรือระบบระดับบนตามกฎเครือข่าย สำหรับอุปกรณ์อนุกรมหรือบัสเฉพาะทาง ต้องมีเกตเวย์ที่เหมาะสมเพื่อทำการแมปอินเทอร์เฟซและโปรโตคอล การเข้าถึงคลาวด์อาจเกี่ยวข้องกับการกำหนดเส้นทาง การยืนยันตัวตนด้านความปลอดภัย และบริการแอปพลิเคชันด้วย สวิตช์ไม่ได้ตีความค่าที่เก็บรวบรวมให้เป็นข้อมูลการผลิตโดยอัตโนมัติ และไม่ได้กลายเป็นอุปกรณ์แปลงโปรโตคอลหรือประมวลผลคลาวด์เพียงเพราะชื่อมีคำว่าอินเทอร์เน็ตอุตสาหกรรม
โปรโตคอลอุตสาหกรรม เช่น EtherCAT และ PROFINET ที่รองรับกลไกเวลาจริงเฉพาะ มีข้อกำหนดด้านอุปกรณ์และการกำหนดเวลาของตนเอง ความเข้ากันได้กับการส่งต่ออีเทอร์เน็ตทั่วไปไม่ได้หมายความว่าเป็นไปตามข้อกำหนดทั้งหมด ระหว่างออกแบบ ให้ระบุโปรโตคอลที่ใช้ในงาน รอบการอัปเดต วิธีจัดการเมื่อข้อมูลสูญหาย การแยกเครือข่าย และการรองรับของอุปกรณ์คู่สื่อสาร แล้วจึงกำหนดรุ่นและโทโพโลยี การตรวจรับควรติดตามตั้งแต่ข้อมูลของอุปกรณ์ปลายทางจนถึงการแสดงผลระดับบน และทดสอบการเข้าถึงเพื่อจัดการกับการทำงานจริงแยกกัน อย่าถือว่าการ Ping ได้คือการผ่านข้อกำหนดด้านโปรโตคอล สมรรถนะเวลาจริง และความปลอดภัยทั้งหมด
แผนภาพนี้เป็นภาพประกอบกลไกทั่วไป ไม่ใช่ผลการวัดผลิตภัณฑ์หรือภาพตัดขวางของรุ่นผลิตภัณฑ์ ต้องตรวจสอบความสามารถด้านอินเทอร์เฟซ โปรโตคอล การป้องกัน และแหล่งจ่ายไฟตามรุ่นจริง
แปลจากบทความทางเทคนิคภาษาจีน เผยแพร่ต้นฉบับครั้งแรก: 2020-01-06 แก้ไขต้นฉบับล่าสุด: 2026-10-13T10:26:21+08:00. อ่านต้นฉบับภาษาจีน
