Alla pratar om realtid

 Realtid är en relativ term
Först är det viktigt att beskriva vad som menas med realtid. Realtid i telekom och realtid för styrning av en produktion är inte samma sak. För en produktion antar vi att realtid är den prestanda som krävs för traditionella fältbussapplikationer (I/O och intelligenta produkter). När vi pratar om prestanda menar vi applikationens kapacitet. Applikationens kapacitet är den reaktionstid som behövs för att en ingångssignal skall hanteras av en CPU som i sin tur påverkar en utgångshändelse. För en typisk processtyrningsapplikation kan detta innebära - tiden som går från att man väljer en ny ingrediens till att ventilen öppnar och släpper ut en ström av material. För en typisk applikation inom maskinstyrning som t.ex. ett sorteringsband innebär det - tiden från att en ingångssignal indikerar att en produkt finns på transportbandet till tiden då en arm behöver röra på sig för att sortera produkten till det rätta sorteringsfacket/transportbandet.

Det skiljer sig alltså mellan en process- och en maskinstyrning
Det skiljer sig alltså mellan en process- och en maskinstyrning: Man kan anta att de flesta processtyrningsapplikationer förväntar sig att en processförändring skall ske inom 100 msek till 1 sek medan det i de flesta maskinstyrningar krävs att en förändring sker inom 30-50 msek. För positionering med servosystem där flera koordinerade axlar skall göra en mjuk vinkel eller en cirkulär rörelse (synkronisering av servosystem) kan det krävas uppdateringar så ofta som var 250 μsek. För att kunna uppnå dessa kapacitetsnivåer så behöver produkten uppdateras över nätverket ungefär 10 gånger snabbare än vad applikationens kapacitet kräver. Detta innebär att det i processtyrningar är tillräckligt med en uppdateringstid på <100 msek medan det för en maskinstyrning vanligtvis behövs en uppdateringstid på <10msek.

För mer krävande maskinstyrningsapplikationer finns även önskemål om uppdateringstider som närmar sig 1 msek. När man använder fältbussar för synkronisering av servosystem krävs uppdateringstider som är mindre än 100 μsek. Så först delar vi in realtid i tre kategorier: processtyrning, maskinstyrning och synkronisering av servosystem. Givetvis kan specifika applikationer skilja sig från detta, men siffrorna representerar de flesta applikationerna. Då de applikationer som kräver synkronisering av servosystem är relativt få, kan man förutsätta att det i mer än 90% av applikationerna räcker med att en produkt har en uppdateringstid på 1 msek.

 Varken för snabb eller långsam
Determinism är definierad som en garanti att en händelse skall inträffa inom en specifik tidsperiod; varken snabbare eller långsammare. Ibland kan "för snabb" vara ett lika stort problem som "för långsam", men de flesta människor är endast oroliga för en "för långsam" tidsperiod. I vissa arkitekturer är det möjligt att kommunikationen kan försenas på grund av kollisioner eller överlastad trafik. Determinism är i praktiken inget problem om man använder full duplex kommunikation (modern switch teknologi), partvinnad kabel och separerar fabriksnätet från kontorsnätet (antingen fysiskt eller via en nätverksrouter). När man använder standard Ethernet teknologi (COTS) så är en uppdateringstid på 1 msek helt uppnåbar. Det gör Ethernet till en perfekt lösning för praktiskt taget alla maskinstyrningsapplikationer.

När man använder Ethernet för synkronisering av rörelser är determinism som använder rena COTS Ethernetlösningar troligen ingen lämplig lösning. Speciella protokoll (t.ex. IEEE 1588) eller t.o.m. specialanpassade nätverksstackar kan vara nödvändiga. Om man använder speciella protokoll kommer man troligen att kunna använda COTS-hårdvara, men man begränsar tillgängligheten till protokollet. Tillverkare av produkter/system kommer att behöva köpa dessa specialanpassade nätverksstackar från dessa styrsystemsleverantörer eller så blir de tvungna att konstruera dem själva, vilket är en dyr lösning för alla utom de största styrsystemsleverantörerna.

Kan Ethernet användas för realtidsstyrning?
För de flesta anläggningar/maskiner för process- och maskinstyrningar är svaret definitivt JA!

En konstruktör behöver dock förstå produktens prestanda och hur den beter sig i en systemlösning. Givetvis är en korrekt nätverksarkitektur med full duplex switchar, partvinnad kabel och routers som särskiljer kontor och produktionsnätverk nödvändiga element för att säkerställa att man får en optimal prestanda i sin lösning.

Schneider Electrics Ethernet produkter/system använder sig av kommersiella standardiserade byggstenar som komponenter (kretsar), RTOS, Ethernet-stackar, etc. Det ger dig ett öppet nätverk där du kan använda samtliga av dina Ethernetprodukter/lösningar i applikationen.

Läs mer
> Produkter/System för Ethernet
> Fler möjligheter med Ethernet genom kommunikationslösningen Transparent Ready