Uzticama un stabila sakaru savstarpējā savienojamība ir rūpnieciskās automatizācijas dzīvības spēks. Ņemot vērā milzīgo sensoru un izpildmehānismu skaitu rūpnieciskajās iekārtās, kā arī daudzās sistēmas un protokolus, kas ir izplatīti reālās pasaules-industriālajos scenārijos, datu pārsūtīšanai un konvertēšanai visā procesā tiek izmantotas neskaitāmas tradicionālās vārtejas. Rūpnieciskajai automatizācijai ir jāņem vērā IT sistēmu prasības attiecībā uz atvērtu piekļuvi datiem un reāllaika-kontroli.
Rūpnieciskajam Ethernet ir bijusi nozīmīga loma šajā ziņā, ievērojami uzlabojot liela mēroga datu pārraides efektivitāti un sinhronizāciju salīdzinājumā ar lauka kopņu sistēmām. Aparatūras ziņā Ethernet komutācijas aprīkojums ietver Ethernet komutācijas mikroshēmas, CPU, PHY, PCB un interfeisa/portu apakšsistēmas, un Ethernet komutācijas mikroshēma ir būtiska sastāvdaļa. Šīs mikroshēmas ir specializētas liela datu apjoma pārslēgšanai un apstrādei un ziņojumu pārsūtīšanai, kalpojot kā lietojumprogrammām-optimizētas integrālās shēmas tīkla izveidei. Lielākie komutatoru mikroshēmu piegādātāji parasti piedāvā komerciālas kvalitātes -produktus ar visaptverošu protokolu atbalstu un spēcīgu funkcionalitāti.
Slēdža mikroshēmu integrācija
Tīkla pārslēgšanas funkcijas parasti tiek ieviestas Ethernet 2. slāņa MAC. Agrīnās Ethernet slēdža mikroshēmās parasti bija tikai MAC slānis, paļaujoties uz PHY mikroshēmām 1. slānī, lai izveidotu faktiskus Ethernet savienojumus. Pateicoties tehnoloģiskajiem sasniegumiem un pieaugošajam lietotāju pieprasījumam pēc vienkāršotām sistēmu arhitektūrām, parādījās un tika plaši izmantotas tīkla komutācijas mikroshēmas, kas integrē fizisko slāni (PHY) un saites slāni (MAC).
Pašlaik daudzas 10 M/100 M slēdža mikroshēmas ir sasniegušas šo integrāciju. Tomēr 10G slēdžu mikroshēmām un standarta slēdžu Gigabit portiem joprojām parasti ir nepieciešamas īpašas PHY mikroshēmas. Apspriežot Ethernet savienojumu, Broadcom ir galvenais spēlētājs. Broadcom jau sen ir līderis Ethernet komutācijas mikroshēmu sektorā, piedāvājot nozarē visplašāko Ethernet komutācijas iekārtu un mikroshēmu klāstu.
Attiecībā uz integrāciju Broadcom Roboswitch arhitektūras Ethernet komutācijas risinājumam ir 5-24 portu konfigurācijas, kas atbalsta Fast Ethernet un Gigabit Ethernet (GbE). Šajos ātrdarbīgos-un Gigabit Ethernet komutācijas risinājumos visas ātrdarbīgas-pārslēgšanas sistēmas-funkcijas, tostarp pakešu buferi, fiziskā slāņa raiduztvērēji, multivides piekļuves kontrolleri (MAC), adrešu pārvaldība, uz portu- balstīta ātruma kontrole un ne-bloķējoša komutācijas sistēma ir integrētas vienā CMOS sistēmā. Šis integrācijas līmenis ir īpaši augsts rūpnieciskiem lietojumiem.
Lai nodrošinātu augstu datu apstrādes jaudu sadarbības darbību laikā, slēdža mikroshēmas iekšējie loģiskie ceļi ir ārkārtīgi sarežģīti. Nozares-vadošā arhitektūra no lielākajiem ražotājiem atbalsta vairākus ātrumus, tostarp 100M/1GE/2.5GE un 10GE, izmantojot 2,5GbE/10GbE ātrumu, lai nodrošinātu liela{8}}ātruma augšupsaites savienojumus. Integrētajā slēdža mikroshēmā ir iekļauts arī centrālais procesors, kas ļauj izveidot vienu -CPU-pārvaldītu komutācijas platformu, kas atbalsta kaskādes režīmu, neprasot ārēju procesoru.
Datu centru scenārijos un dziļās apmācības tīkla lietojumprogrammās komutācijas mikroshēmas sasniedz vēl augstāku integrācijas līmeni. Piemēram, tirgus augstākās-integrācijas, vislielākā-joslas platuma StrataXGS sērijā ir integrēti vienas-mikroshēmas risinājumi, kas spēj mērogot no vairākiem gigabitiem līdz vairākiem terabitiem.
Vairāku-protokolu atbalsts
Rūpniecisko sakaru protokolu izplatība ir plaši atzīta, un vairāku{0}}protokolu slēdžu mikroshēmas neapšaubāmi nodrošina lielāku pievilcību rūpnieciskos lietojumos, ievērojami samazinot dizaina sarežģītību. ADI FIDO5100 un FIDO5200 vairāku{4}protokolu slēdžu mikroshēmas nodrošina protokolu atbalstu, izmantojot pielāgojamus iestatījumus, izmantojot programmaparatūru, kas lejupielādēta no resursdatora procesora. Šī programmaparatūra ir integrēta reāllaika-Ethernet vairāku{7}}protokolu slēdža draiverī un tiek lejupielādēta ieslēgšanas laikā.
(Pilns protokola atbalsts, ADI)
Mērogojama un elastīga konfigurācija ļauj slēdža mikroshēmai nemanāmi saskarties ar jebkuru resursdatora procesoru. Izmantojot ierīču draiverus konkrētiem protokoliem, tas atvieglo elastīgu sistēmas sadalīšanu, vienlaikus piedāvājot lielāku brīvību izmantot jebkura pārdevēja protokolu stekus, -vienkārši integrējiet protokolu steku ar vairāku-protokolu slēdža mikroshēmas draiveri. Slēdža mikroshēmas vairāku-protokolu atbalsts ievērojami uzlabo efektivitāti rūpnieciskās automatizācijas scenārijos.
Nemitīga tiekšanās pēc efektīvas datu pārraides un reāllaika{0}}prasībām
Neatkarīgi no tehnoloģiskajām tendencēm galvenās prasības efektīvai pārraidei un zemam latentumam slēdžu mikroshēmām paliek nemainīgas. Tas ir īpaši svarīgi rūpnieciskos lietojumos, kur kustības kontrolei ir nepieciešama stingra{1}}reāllaika veiktspēja. Iepriekš minētajā FIDO sērijā tiek izmantota taimera vadības bloks (TCU), lai ieviestu sinhronizācijas mehānismus dažādiem industriālajiem Ethernet protokoliem, atbalstot EtherCAT cikla laikus līdz 12,5 μs un PROFINET cikla laikus līdz 31,25 μs.
Microchip viena -mikroshēma VSC75XTSN sērija integrē pilnu aparatūras atbalstu IEEE 1588v2 Precision Time Protocol (PTP), tostarp aparatūras laika zīmogošanu visām PHY-MAC saskarnēm un augstas{5}}izšķirtspējas aparatūras PTP pulksteni. Tas nodrošina sub-mikrosekundes sinhronizāciju virknei rūpniecisko Ethernet lietojumprogrammu. Pieprasījums pēc reāllaika-augstas{10}}efektivitātes savienojamības turpina virzīt slēdžu mikroshēmas uz efektīvāku pārraidi un mazāku{11}}latences sinhronizāciju.
Kopsavilkums
Tīkliem pārejot no tradicionālajiem lauka kopnes un 4mA uz 20mA savienojumiem uz Industrial Ethernet, tīkla savienojamības projektēšanas un ieviešanas fāzēs rodas daudz problēmu. Tas ir veicinājis Ethernet slēdžu mikroshēmu attīstību. Jaudīgas un elastīgas slēdžu mikroshēmas tuvina rūpnieciskos lietojumus ideālajam industriālajam Ethernet savienojumam.