اقرأ في هذا المقال
- ما هو الإيثرنت الصناعي؟
- الفرق بين الإيثرنت الصناعي وشبكة الإيثرنت القياسية
- الاختلافات بين محولات الإيثرنت الصناعية
- كيفية إدارة المحولات الصناعية
أصبح الإيثرنت هو المعيار الأكثر استخداماً لاتصالات شبكة “WAN” الواسعة، حيث يوفر اتصالات بيانات سريعة وموثوقة، ويتم تطوير المعيار لتلبية أحدث الاحتياجات، ووفقاً لذلك عندما يكون الاتصال الجيد مطلوباً داخل بيئة صناعية مثل مصنع العمليات الصناعية، يوفر “Ethernet” أساساً مثالياً، وهناك حاجة إلى محولات صناعية لإعداد شبكة البيانات، ووفقاً لذلك أصبح معيار الاتصالات الرئيسي للتحكم الصناعي.
ما هو الإيثرنت الصناعي؟
إيثرنت الصناعي “Ethernet Industrial”: هو إيثرنت تم تطبيقه في بيئة صناعية، حيث يتطلب هذا مجموعة متنوعة من التغييرات على شكل “Ethernet” المستخدم لشبكة إيثرنت التجارية أو المكتبية.
تتميز المحولات الصناعية بأداء إيثرنت من الدرجة الحاملة، وهي قادرة على تحمل البيئات القاسية التي تصادفها في البيئات الصناعية بالإضافة إلى دعم البروتوكولات المختلفة؛ لضمان الحفاظ على الموثوقية ومراقبتها بدقة.
الفرق بين الإيثرنت الصناعي وشبكة الإيثرنت القياسية:
هناك العديد من الاختلافات في الإيثرنت الصناعية عند مقارنتها بشبكة الإيثرنت القياسية، وهذا يمتد إلى المعدات المستخدمة، وهذا هو سبب الحاجة إلى المحولات الصناعية، وبعض مجالات الاختلاف الرئيسية هي:
1. الكابلات والموصلات المتينة:
نظراً لحقيقة أنّ الإيثرنت الصناعي مطلوب للعمل في بيئات قاسية، فإنّ جوانب مثل الكابلات والموصلات يجب أن تكون على مستوى أعلى بكثير، حيث ينعكس هذا أيضاً على الموصلات المستخدمة في المحولات الصناعية وغيرها من معدات “Ethernet” الصناعية، ونتيجةً للبيئة الأكثر صرامة هناك حاجة إلى آليات محولات أثقل، وغالباً ما تكون الموصلات المختومة ضرورية لبعض التطبيقات في البيئات القاسية، كما تختلف الكابلات عن شبكة إيثرنت التجارية العادية حتى الكابلات المطلوبة لتطبيقات الصناعات الخفيفة، ولها غلاف أقوى من كابلات إيثرنت العادية؛ لأنّه أكثر صرامة يعتمد على تطبيق معين.
2. الحتمية Determinism:
هذا عامل مهم بشكل خاص لشبكة إيثرنت الصناعية، حيث تزيل الحتمية في “Ethernet” العشوائية في التأخير الزمني لإرسال الرسائل، أمّا على شبكة الإيثرنت القياسية يمكن أن يكون هناك تأخير في وصول الإطارات إلى وجهتها بسبب التحميل والاصطفاف “queuing”، حيث تتطلب تطبيقات الإيثرنت الصناعية الإطارات المطلوبة في أوقات محددة، كما يحتاج الاتصال عادةً إلى الوقت الفعلي، وغالباً ما يكون نقل المعلومات في الوقت الفعلي أو الحتمية عاملاً رئيسياً عند تحديد ما إذا كانت الإيثرنت الصناعية مطلوبة.
3. استخدام البروتوكولات المتخصصة:
على الرغم من استخدام إطارات الإيثرنت الأساسية وهيكلها، إلّّا أنه يتم استخدام بروتوكولات متخصصة أخرى بالاقتران معها، حيث تتيح بعض بروتوكولات الإيثرنت الصناعية إرسال واستقبال اتصالات “Ethernet” بشكل صحيح، وكذلك إرسالها واستلامها في الوقت المحدد عندما تكون البيانات مطلوبة لإجراء عملية معينة أي بحيث تكون حتمية.
الاختلافات بين محولات الإيثرنت الصناعية:
تختلف المفاتيح الصناعية بعدة طرق عن محولات إيثرنت العادية، حيث لا يقتصر الأمر على أنّها مبنية وفقاً لمعايير أعلى ولديها مواصفات بيئية أعلى بشكل عام، بل إنّ لها أيضاً بعض الطرق الأخرى التي تختلف بها محولات “Ethernet” الصناعية، كما قد يبدو البعض ثانوياً نسبياً، في حين أنّ البعض الآخر أكثر جوهرية
1. الإدارة والتحكم عن بعد:
نظراً لحقيقة أنّ معظم المحولات الصناعية تحتاج إلى أن تكون قادرة على العمل بالطريقة المطلوبة بالضبط في حالة معينة، تميل المحولات الصناعية إلى أن تكون محولات مُدارة، حيث يمكن برمجتها وإدارتها.
2. الجوانب البيئية:
بينما تعمل محولات إيثرنت المكتبية عادةً في بيئة جيدة وخاضعة للتحكم نسبياً بالنسبة للمحولات الصناعية، فإن هذا ليس هو الحال، حيث يمكن أن توجد في العديد من المواقع في مصنع صناعي ويمكن أن تخضع لمجموعة متنوعة من البيئات القاسية نسبياً من حيث درجة الحرارة والغبار والرطوبة.
3. التوافق الكهرومغناطيسي:
نظراً لإمكانية وضع محول إيثرنت صناعي في مصنع صناعي، فمن المحتمل جداً أنّه سيتعرض لمستويات عالية نسبياً من التداخل الكهرومغناطيسي، ونظراً لأنّ الارتفاع المفاجئ في المحركات قد يتسبب في حدوث مشكلات في اتصالات البيانات، فمن الضروري وجود مستوى جيد من المرونة في مواجهة التداخل الكهرومغناطيسي.
4. مزودات طاقة المحولات الصناعية:
تعمل محولات الإيثرنت التجارية عادةً في بيئة تكون فيها العناصر الرئيسية لشبكة المنطقة المحلية محمية من انقطاع التيار الكهربائي بواسطة نسخة احتياطية مناسبة، وتلك التي لا تعتبر محولاً ستنخفض في حالة انقطاع التيار الكهربائي، حيث تحتوي إمدادات طاقة المحولات الصناعية على نسخ احتياطية مزدوجة الطاقة لضمان استمرار التشغيل.
5. المتانة الميكانيكية:
نظراً لأنّ العديد من المحولات ستعمل في مجموعة متنوعة من المجالات، فإنّها تحتاج إلى أن تكون جوانب مرنة مثل الصدمات والاهتزازات بالإضافة إلى المرونة في التعامل مع المعالجة القاسية، حيث لا يحتاج البناء إلى أن يكون قوياً فحسب، بل يحتاج أيضاً إلى موصلات.
كيفية إدارة المحولات الصناعية:
قد تكون المحولات غير الصناعية إمّا غير مُدارة أو مُدارة، والمحولات الأبسط غير مُدارة وهي أرخص بكثير، ولكن عندما يتطلب الأمر استخداماً أكثر جدية، يلزم استخدام محولات الإيثرنت المُدارة، كما أنّ الوضع مشابه للمحولات الصناعية حيث يتوفر كل من الإصدارات المُدارة وغير المُدارة.
توفر المحولات الصناعية غير المُدارة وسيلة فعالة من حيث التكلفة متينة في البيئات القاسية، ويمكن استخدامها لتوصيل عدد من الأجهزة بالشبكة بسهولة شديدة؛ لأنّها “قابلة للتوصيل والتشغيل” وهي مثالية في حالة عدم وجود خبير في الشبكة لعمليات التكوين والتنفيذ، حيث تعمل هذه المحولات غير المُدارة كأجهزة شفافة لمعظم البروتوكولات الصناعية ممّا يزيل مشكلات التوافق، و ميزة أخرى هي أنّها عادةً ما يكون لها شكل أصغر، ونتيجةً لذلك يمكن تثبيتها بسهولة بالغة في خزائن التحكم.
أكبر عيب للمحولات غير المدارة هو افتقارها إلى القدرة على تمرير المعلومات عبر الاتصال، حيث إذا حدث فشل في الاتصال على المحول غير المُدار، فقد يمر دون أن يلاحظه أحد، كما قد يؤدي ذلك إلى زيادة وقت التوقف عن العمل ويمكن أن يزيد من تكاليف الصيانة المرتفعة وخسارة الإنتاج، كما يمكن تكوين محولات الإيثرنت الصناعية المُدارة وفقاً لما هو مطلوب، حيث تتوفر خبرة تكنولوجيا المعلومات ويمكن أن تكون أكثر فعالية.
طرق إدارة محولات الإيثرنت الصناعية:
- ارتباط تسلسلي: تحتوي بعض المحولات على ارتباط تسلسلي يمكن إدارتها خلاله، حيث يتمتع هذا بميزة توفير ارتباط مختلف في حالة الفشل الذي يمكن من خلاله الإبلاغ عن الأخطاء ولكنه اتصال آخر يجب إدارته، كما أنّ البرنامج وواجهة البيانات التسلسلية مطلوبان من أجل التحكم في الكمبيوتر.
- عبر ارتباط الإيثرنت: يمكن التحكم في المحول وإعداده عبر ارتباط الإيثرنت الحالي، وعادةً ما يتم استخدام برنامج تحكم محدد أو متصفح على غرار الويب لإعداد المعلمات ذات الصلة ومراقبة الأداء.
يتجه أداء محولات الإيثرنت الصناعية نحو استخدامها في المواقف الصناعية والتحكمية، حيث يلزم وجود القوة والموثوقية والقدرة على إجراء اتصالات في الوقت الفعلي، وعلى الرغم من كونها أكثر تكلفة إلّا أنّ أداؤها مصمم ليناسب متطلبات السيناريوهات التي يتم استخدامها فيها، كما تُعتبر المحولات الصناعية أكثر تكلفة بسبب بنائها وقدراتها.
