Menene Tsarin Sadarwa na Masana'antu kuma Me Yasa Yake da Muhimmanci?

Gabatarwa

A cikin sarrafa kansa na masana'antu, sadarwa ita ce hanyar da ke ba da damar injuna, na'urori masu auna firikwensin, masu sarrafawa, da software su yi aiki akan bayanai iri ɗaya a lokacin da ya dace. An gina tsarin sadarwa na masana'antu don musayar bayanai masu mahimmanci, yawan samuwa, da aiki mai inganci a cikin mawuyacin yanayi inda jinkiri ko gazawa na iya kawo cikas ga samarwa da kuma lalata aminci. Fahimtar yadda waɗannan tsarin ke aiki yana taimakawa wajen bayyana dalilin da yasa masana'antu za su iya sa ido kan kayan aiki a ainihin lokaci, daidaita ayyuka a cikin na'urori da yawa, da haɗa fasahar aiki da tsarin kasuwanci. Sassan da ke biyo baya suna bayyana abin da tsarin sadarwa na masana'antu ya ƙunsa, yadda ya bambanta da hanyar sadarwa ta yau da kullun, da kuma dalilin da yasa yake shafar lokacin aiki, inganci, da ganuwa kai tsaye.

Me Yasa Tsarin Sadarwar Masana'antu Yake Da Muhimmanci

An tsarin sadarwa na masana'antuyana aiki a matsayin tsarin jijiyoyi na tsakiyamasana'antu na zamani, sarrafa tsari, da muhallin sarrafa kansa. Ba kamar hanyoyin sadarwa na IT na kamfanoni na yau da kullun waɗanda ke ba da fifiko ga bandwidth da haɗin kai mai faɗi ba, hanyoyin sadarwa na masana'antu an ƙera su ne don sauƙaƙe musayar bayanai daidai, a ainihin lokaci tsakanin na'urori masu auna firikwensin, masu kunna sauti, masu sarrafa dabaru na shirye-shirye (PLCs), da tsarin kulawa. Ta hanyar cike gibin da ke tsakanin fasahar aiki (OT) da fasahar bayanai (IT), waɗannan tsarin suna samar da tushen kayayyakin more rayuwa da ake buƙata don shirye-shiryen Masana'antu 4.0.

Rikice-rikicen kuɗi da na aiki a cikin yanayin masana'antu suna buƙatar tsarin sadarwa na musamman. Matsalar hanyar sadarwa ta wucin gadi ko ƙaruwar jinkiri mai yawa wanda zai iya haifar da matsalar toshewar na ɗan lokaci a cikin yanayin ofis na iya haifar da lalacewar kayan aiki, haɗarin aminci, ko dubban daloli a cikin kayan da aka tarkace a benen masana'anta. Saboda haka, an tsara tsarin sadarwa na masana'antu don tabbatar da isar da bayanai cikin tsauraran lokaci, waɗanda galibi ke nufin ma'aunin samuwar hanyar sadarwa na 99.999% ko sama da haka.

Yadda suke inganta lokacin aiki da kuma ganuwa

Ta hanyar sauƙaƙe musayar bayanai mai sauri tsakanin na'urori masu matakin filin da tsarin kula da kulawa da tattara bayanai na matakin sama (SCADA), hanyoyin sadarwa na zamani suna haɓaka ingancin kayan aiki gaba ɗaya (OEE). Ci gaba da amfani da na'urar sadarwa yana bawa manajojin shuka damar canzawa daga samfuran kulawa masu amsawa zuwa samfuran kulawa na annabta. Lokacin da na'urori masu auna girgiza da injina ke sadarwa ba tare da matsala ba ta hanyar tashoshi masu girman bandwidth - galibi suna aiki a 100 Mbps zuwa 1 Gbps - injunan nazarin na iya gano ƙananan abubuwan da ba su dace ba kafin gazawar injina ta faru.

Wannan ci gaba da gani yana rage lokacin hutun da ba a tsara ba. A cikin manyan masana'antu, inda sa'a ɗaya ta dakatar da samarwa na iya haifar da tsada fiye da $100,000, ikon gano matsalar hanyar sadarwa zuwa takamaiman tashar jiragen ruwa ko kebul a cikin daƙiƙa maimakon awanni yana canza yanayin kulawa. Ka'idojin bincike na ci gaba da aka haɗa cikin tsarin sadarwa suna ba da daidaito game da lafiyar hanyar sadarwa, rage jinkirin magance matsaloli da haɓaka lokacin aiki.

Me yasa haɗin kai, ƙaddara, da kuma tsaro na yanar gizo ke da mahimmanci

Babban abin da ke bambanta tsarin sadarwa na masana'antu shine ƙaddara - tabbacin cewa za a aika saƙo kuma a karɓa a cikin takamaiman lokaci da za a iya iya faɗi. A cikin aikace-aikacen sarrafa motsi, kamar hannun robot masu daidaitawa ko layukan marufi masu sauri, dole ne a kiyaye girgizar cibiyar sadarwa a ƙasa da microsecond 1. Ba tare da wannan daidaiton ƙaddara ba, daidaitawar axis da yawa ya gaza, wanda ke haifar da lahani ga samfura da karo na inji.

Haɗakarwa tana tabbatar da cewa kayan aiki daban-daban daga masu siyarwa daban-daban za su iya sadarwa ba tare da matsaloli na mallakar su ba. Ka'idoji masu daidaito suna ba da damar wurare su haɗa na'urori na musamman cikin hanyar sadarwa mai haɗin kai a faɗin masana'antu, wanda ke rage farashin kulle-kullen masu siyarwa da haɗakarwa. Duk da haka, wannan ƙaruwar haɗin gwiwa yana faɗaɗa saman harin. Aiwatar da matakan tsaro na tsaro masu ƙarfi, musamman bin ƙa'idar IEC 62443, ba zaɓi bane. Tsarin sadarwa na masana'antu dole ne ya haɗa da zurfin duba fakiti, rarraba hanyar sadarwa, da kuma sarrafa damar shiga tashar jiragen ruwa don kare kai daga barazanar yanar gizo ta waje da kuskuren tsari na ciki.

Abin da Tsarin Sadarwa na Masana'antu Ya Kunsa

Tsarin tsarin sadarwa na masana'antu ya ƙunshi matakai da yawa, yana haɗa kayan aikin zahiri tare da ka'idojin software masu rikitarwa ba tare da wata matsala ba. Daidaita kai tsaye da Tsarin Tunani na Purdue Enterprise, waɗannan tsarin suna raba zirga-zirgar hanyar sadarwa daga Mataki na 0 (tsarin jiki) har zuwa Mataki na 3 (tsarin ayyukan masana'antu) da ƙari. Wannan hanyar da aka tsara tana tabbatar da cewa bayanai masu mahimmanci suna kasancewa keɓe daga zirga-zirgar kasuwanci marasa saurin lokaci.

Manyan yadudduka da abubuwan da aka gyara

A matakin tushe, abubuwan da ke cikin jiki sun haɗa da maɓallan da suka yi ƙarfi, na'urorin sadarwa, ƙofofi, da kebul waɗanda aka tsara don jure yanayin zafi mai tsanani, tsangwama mai tsanani na lantarki (EMI), da girgiza mai ɗorewa. Maɓallan Ethernet na masana'antu, misali, galibi suna da maƙallan IP67 masu ƙimar IP, murfin daidaitawa akan allunan da'ira, da kuma shigarwar wutar lantarki mai yawa don tsira daga mummunan yanayin bene na shuka.

Sama da matakin zahiri, hanyar haɗin bayanai da matakan aikace-aikace suna amfani da suyarjejeniyoyi na musamman na masana'antudon sarrafa zirga-zirga. Gateways da na'urorin kwamfuta na gefen suna aiki a matsayin masu fassara, suna canza tsoffin bayanai na serial zuwa fakitin Ethernet na zamani. Wannan yana bawa tsoffin injina da aka keɓe damar shiga cikin dabarun tattara bayanai na zamani ba tare da buƙatar cikakken gyaran kayan aiki ba.

Yadda ake tsara tsare-tsare, kafofin watsa labarai, topology, da tsarin lokaci

Zaɓin kafofin watsa labarai na zahiri yana da matuƙar tasiri ga ƙarfin hanyar sadarwa da ƙuntatawa. Kebul ɗin jan ƙarfe na masana'antu na yau da kullun (Cat5e ko Cat6a mai kariyar ma'aurata) yana ko'ina amma yana ci gaba da ɗaurewa da iyaka mai tsauri ta tsawon mita 100 a kowane sashe. Ga wurare masu faɗi ko muhalli masu tsananin EMI, ana amfani da kebul na fiber optic na yanayi ɗaya, wanda ke da ikon aika bayanai a nisan da ya wuce kilomita 10 ba tare da lalata sigina ba.

Tsarin Tsarin Yanayi yana ƙara siffanta juriyar tsarin. Duk da cewa IT na kamfani yawanci yana dogara ne akan yanayin taurari, hanyoyin sadarwa na masana'antu galibi suna amfani da tsarin zobe ko daisy-chain don inganta ayyukan kebul da kuma tabbatar da cewa ba a sake yin amfani da su ba. Ka'idoji kamar Media Redundancy Protocol (MRP) ko Device Level Zobe (DLR) suna ba da damar yanayin zobe ya murmure daga karyewar kebul a cikin ƙasa da milise seconds 50. Bugu da ƙari, ana aiwatar da takamaiman lokaci ta hanyar IEEE 1588 Precision Time Protocol (PTP), wanda ke daidaita agogon na'urori a faɗin hanyar sadarwa zuwa daidaiton ƙananan microsecond, wani muhimmin abu ne don sarrafa motsi mai kyau.

Yadda Ake Kwatanta Zaɓuɓɓukan Yarjejeniya

Kimanta tsarin sadarwa na masana'antu yana buƙatar fahimtar hanyoyin yarjejeniya. Sauye-sauye daga motocin bas na musamman zuwa ƙa'idodin da suka dogara da Ethernet ya haɗa matakin zahiri, amma matakan aikace-aikacen sun kasance na musamman sosai. Zaɓar tsarin da ya dace ba wai kawai yana nuna saurin hanyar sadarwa ba har ma da matsakaicin adadin na'urorin da za ta iya tallafawa da kuma sarkakiyar haɗin kai.

Manyan ka'idoji don zaɓar yarjejeniya

Dole ne injiniyoyi su kimanta ka'idoji bisa ga ƙa'idodin aiki masu tsauri: mafi ƙarancin lokacin zagayowar, matsakaicin adadin ƙusoshi, tallafin yanayin ƙasa, da kuma hanyoyin sake amfani da na asali. Matakan sa ido kan tankuna na injin sarrafa kansa na iya buƙatar lokutan zagayowar ne kawai a cikin ɗaruruwan milliseconds, wanda hakan ke sa sadarwa ta TCP/IP ta yau da kullun ta isa. Akasin haka, injin buga bugu mai sauri yana buƙatar lokutan zagayowar ƙasa da millisecond 1.

Wani muhimmin ma'auni shine ingancin nauyin da yarjejeniyar ta kunsa. Wasu ka'idoji suna da babban kuɗin da za a kashe wajen gudanar da ayyuka da kuma gano cututtuka, wanda ya dace da manyan hanyoyin sadarwa na SCADA amma yana da illa ga tsarin sarrafa matakin na'ura mai ƙarfi. Zaɓin yarjejeniyar kuma yana tasiri sosai ga farashin kayan aiki, kamar yadda wasu ƙa'idodi masu ƙarfi ke buƙatar takamaiman da'irori masu haɗawa na Aikace-aikace (ASICs) ko kuma Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs) a cikin kowace na'urar filin.

Ethernet na Masana'antu da fieldbus

Tsarin motocin bas na gargajiya, kamar PROFIBUS DP ko Modbus RTU, suna aiki akan haɗin kai na serial (misali, RS-485). Waɗannan hanyoyin sadarwa suna da ƙarfi sosai kuma suna da ƙayyadaddun bayanai amma suna fama da ƙarancin bandwidth mai tsanani, yawanci suna ƙarewa a 12 Mbps ga PROFIBUS kuma ƙasa da haka ga wasu. Suna da tsari mai tsari kuma suna fama da yawan bayanai na bincike da ake buƙata ta tsarin kula da hasashen zamani.

Yarjejeniyar Ethernet ta Masana'antu, ciki har da PROFINET, EtherNet/IP, da EtherCAT, sun fi maye gurbin fieldbus a cikin sabbin hanyoyin aikawa. Suna aiki a 100 Mbps zuwa 1 Gbps, Industrial Ethernet yana samar da bandwidth da ake buƙata don aika bayanan sarrafawa na ainihin lokaci da bayanan bincike marasa lokaci akan waya ɗaya ta zahiri. Duk da cewa hanyoyin sadarwa na filin galibi ana iyakance su zuwa nodes 32 ko 128 a kowane sashe, hanyoyin sadarwa na Industrial Ethernet na iya haɓaka ta ka'ida zuwa dubban na'urori masu haɗin kai, muddin an raba hanyar sadarwa yadda ya kamata.

Canja wurin aiki a cikin latency, scalability, da ƙarfi

Samun damar yin latency mai ƙarancin ƙarfi sau da yawa yana buƙatar musanya a cikin daidaitaccen jituwa na hanyar sadarwa. Misali, EtherCAT tana cimma lokacin zagayowar ƙasa da microseconds 100 don maki I/O 1,000 da aka rarraba ta hanyar amfani da tsarin "sarrafawa akan tashi". Duk da haka, wannan yana buƙatar kayan aiki na musamman a cikin ƙwayoyin bayi kuma baya amfani da maɓallan Ethernet na yau da kullun a cikin ɓangaren EtherCAT.

Akasin haka, ka'idoji kamar EtherNet/IP sun dogara gaba ɗaya akan kayan aikin Ethernet na yau da kullun, wanda ba a gyara ba da kuma babban kayan aikin TCP/UDP/IP. Wannan yana haɓaka iyawar haɓakawa da haɗin kai na IT/OT mara matsala amma yana sa cimma ƙaddarar ƙasa da daƙiƙa ya fi dogaro da tsarin cibiyar sadarwa mai kyau, fifikon Ingancin Sabis (QoS), da manyan maɓallan sarrafawa.

Yadda Ake Zaɓar Tsarin Da Ya Dace

Tsarin da kuma amfani da tsarin sadarwa mai ƙarfi na masana'antu yana buƙatar daidaita buƙatun aiki nan take tare da haɓaka da tsaro na dogon lokaci. Kimantawa ta fasaha kawai game da bandwidth da latency bai isa ba; injiniyoyi dole ne su ɗauki ra'ayin Jimlar Kuɗin Mallaka (TCO) wanda ke la'akari da aikin haɗin gwiwa, ci gaba da kulawa, da kuma buƙatar faɗaɗawa nan gaba.

Kimanta buƙatun aikace-aikace da tushen da aka shigar

Dabaru na ƙaura dole ne su yi la'akari da tushen da aka riga aka girka. A cikin yanayin brownfield, maye gurbin tsoffin kayayyakin more rayuwa na filin bas ba da wuya a yi amfani da su a fannin tattalin arziki. Madadin haka, masu haɗa tsarin suna aikihanyoyin shiga yarjejeniya da masu kula da gefendon haɗa bayanai na jeri cikin firam ɗin Ethernet, tare da haɗa tsoffin da sababbi. Dole ne injiniyoyi su yi lissafin jinkirin da waɗannan ƙofofin fassara suka gabatar a hankali don tabbatar da cewa madaukai na sarrafawa sun kasance masu karko.

Ga ayyukan kore, tantance girman nodes yana da matuƙar muhimmanci. Masu tsara shirye-shirye dole ne su nuna adadin nodes ɗin cibiyar sadarwa da ake buƙata a cikin shekaru goma masu zuwa. Mafi kyawun aiki shine tsara ƙananan na'urori waɗanda ba su da amfani da fiye da kashi 50% zuwa 60% na bandwidth da suke da shi da kuma ƙarfin nodes a farkon farawa. Misali, iyakance yanki ɗaya na watsa shirye-shirye zuwa ƙasa da na'urori 500 yana hana guguwar watsa shirye-shirye daga lalata aikin cibiyar sadarwa yayin da cibiyar ke faɗaɗa.

Ma'auni don bin ƙa'idodi, tsaro ta yanar gizo, da aminci

Tsarin bin ƙa'idodi yana ƙayyade tushen aminci mai aiki da kuma kariyar hanyar sadarwa. Inda manyan injuna ke barazana ga rayuwar ɗan adam, dole ne tsarin sadarwa ya goyi bayan ka'idojin aminci (misali, PROFIsafe, CIP Safety) waɗanda suka bi ka'idar IEC 61508. Waɗannan ka'idoji suna amfani da ƙa'idodin tashar baƙi don cimma Matakin Inganci na Tsaro na 3 (SIL 3), yana tabbatar da cewa yuwuwar gazawa mai haɗari idan aka buƙata ƙasa da 10^-7 a kowace awa.

A lokaci guda, tsarin hanyar sadarwa dole ne ya dace da IEC 62443ma'aunin tsaron yanar gizoWannan ya ƙunshi kafa yankuna da hanyoyin tsaro daban-daban, tura wuraren wuta na masana'antu, da kuma aiwatar da tsauraran matakan tsaro na tashar jiragen ruwa. Kashe tashoshin jiragen ruwa na zahiri da ba a yi amfani da su ba da kuma amfani da matattarar adireshin MAC a matakin sauyawa matakai ne masu mahimmanci wajen cimma yanayin tsaro na asali.

Matakan aiwatarwa don rage haɗarin haɗin kai

Nasarar tura kayan aiki ya dogara ne akan ingantaccen aiki mai tsari don rage haɗarin haɗakarwa. Kafin shigarwa ta zahiri, ya kamata a gudanar da cikakken Gwajin Karɓar Masana'antu (FAT) don kwaikwayon zirga-zirgar cibiyar sadarwa mafi girma da kuma tabbatar da haɗin gwiwar yarjejeniya. Wannan matakin gwaji dole ne ya tabbatar da cewa tsarin Ingancin Sabis (QoS) ya fi ba da fifiko ga mahimman fakitin sarrafawa fiye da canja wurin bayanai masu yawa.

A lokacin aiwatar da shi a zahiri, ana buƙatar bin ƙa'idodin kebul. Rashin yin amfani da kebul mara kariya ko amfani da kebul mara kariya a wuraren da ke da ƙarfin lantarki mai yawa na iya haifar da tsangwama ta hanyar lantarki, wanda ke haifar da asarar fakiti da kurakurai masu rikitarwa waɗanda suka shahara sosai a gano su. A ƙarshe, kafa tushen aikin hanyar sadarwa - yin rikodin yawan zirga-zirga na yau da kullun, ƙimar jitter, da nauyin CPU mai canzawa - yana ba wa ƙungiyoyin kulawa bayanai masu mahimmanci don gano da warware lalacewar hanyar sadarwa kafin ta shafi samarwa.

Muhimman Abubuwan Da Ake Ɗauka

• Mafi mahimmancin ƙarshe da dalilan Tsarin Sadarwar Masana'antu
• Takaddun shaida, bin ƙa'idodi, da kuma binciken haɗari waɗanda suka cancanci a tabbatar kafin a yi alƙawarin
• Matakai masu amfani da gargaɗi na gaba za su iya amfani nan take

Tambayoyin da Ake Yawan Yi

Menene tsarin sadarwa na masana'antu?

Cibiyar sadarwa ce mai ƙarfi wadda ke haɗa na'urori masu auna firikwensin, PLCs, SCADA, wayoyi, hanyoyin sadarwa, da ƙararrawa don haka bayanai da murya suna tafiya cikin aminci a ainihin lokaci a cikin wuraren masana'antu.

Me yasa tsarin sadarwa na masana'antu yake da muhimmanci ga lokacin aiki a masana'antu?

Yana rage lokacin aiki ta hanyar isar da sigina masu sauri da ake iya faɗi da kuma bayyana kurakurai, yana taimaka wa ƙungiyoyi su gano matsaloli da wuri kuma su mayar da martani kafin gazawa ta dakatar da samarwa.

Wadanne kayayyaki ne ake amfani da su a cikin mawuyacin hali ko haɗari?

Zaɓuɓɓukan da aka saba zaɓa sun haɗa da wayoyin salula masu jure fashewa ko kuma masu jure yanayi, na'urorin sadarwa na bidiyo, akwatunan kiran gaggawa, tsarin PA, da na'urorin IP PBX/VoIP da aka gina don hayaniya, ƙura, danshi, da kuma wuraren haɗari.

Ta yaya zan zaɓi tsakanin jan ƙarfe da zare don hanyar sadarwa ta masana'antu?

Yi amfani da jan ƙarfe mai kariya don gajerun gudu har zuwa mita 100 da kuma shigarwa na yau da kullun. Zaɓi zare don nisan nesa, wurare masu tsayi na EMI, ko lokacin da ake buƙatar ƙarin keɓancewa da aminci na kashin baya.

Me yasa za a zaɓi Siniwo don mafita ta sadarwa ta masana'antu?

Siniwo yana samar da ƙira, haɗa kai, shigarwa, da kulawa ta hanya ɗaya, tare da samfuran ATEX, CE, FCC, ROHS, da ISO9001 waɗanda ke tallafawa don haƙar ma'adinai, mai da iskar gas, sufuri, da sauran fannoni masu wahala.