Ethernet và cụ thể là Ethernet công nghiệp gần đây đã trở thành thuật ngữ công nghiệp phổ biến trong thế giới sản xuất. Mặc dù tương tự nhau, cả hai đều cung cấp các đặc điểm và lợi ích khác nhau. Bài viết này sẽ khám phá Ethernet và Ethernet công nghiệp là gì và chúng khác nhau như thế nào.

Ethernet là gì?

Ethernet lần đầu tiên được phát triển vào những năm 1970 và sau đó được chuẩn hóa với tên gọi IEEE 802.3. Ethernet là nhóm các sản phẩm mạng cục bộ (LAN) được đề cập bởi IEEE 802.3, một nhóm các tiêu chuẩn của Viện Kỹ sư Điện và Điện tử (IEEE) xác định lớp vật lý và lớp liên kết dữ liệu của điều khiển truy cập phương tiện Ethernet có dây. Các tiêu chuẩn này cũng mô tả các quy tắc để định cấu hình mạng Ethernet và cách các phần tử của mạng hoạt động với nhau.

Ethernet cho phép các máy tính kết nối qua một mạng, nếu không có nó, giao tiếp giữa các thiết bị trong thế giới hiện đại ngày nay sẽ không thể thực hiện được. Ethernet là tiêu chuẩn toàn cầu cho một hệ thống dây và cáp để kết nối nhiều máy tính, thiết bị, máy móc… qua mạng đơn của một tổ chức để tất cả các máy tính có thể giao tiếp với nhau. Ethernet bắt đầu như một cáp duy nhất, giúp nhiều thiết bị có thể được kết nối trên một mạng. Giờ đây, mạng Ethernet có thể được mở rộng sang các thiết bị mới nếu cần. Ethernet hiện là công nghệ mạng phổ biến và được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới.

Hình 1. Công nghệ tiên tiến này cần thiết trong các cơ sở công nghiệp để đảm bảo dữ liệu sản xuất cụ thể được gửi và nhận một cách chính xác. Nếu sử dụng ví dụ về nhà máy chiết rót chai, công nghệ tự động hóa Ethernet công nghiệp có thể gửi dữ liệu chiết rót qua mạng để đảm bảo các chai đang được đổ đầy như dự định.

Khi sử dụng Ethernet, các luồng dữ liệu được tách thành các phần hoặc khung ngắn hơn — mỗi luồng chứa thông tin cụ thể như nguồn và đích của dữ liệu. Dữ liệu đó là cần thiết để mạng chấp nhận và gửi dữ liệu khi cần.

Các thuật ngữ khác của công nghệ Ethernet bao gồm:

Medium: Trong công nghệ Ethernet hiện đại, phương tiện là một cặp xoắn đôi hoặc cáp quang mà các thiết bị Ethernet kết nối để cung cấp đường dẫn cho dữ liệu truyền đi.

Segment: Một phương tiện được chia sẻ duy nhất.

Node: Các thiết bị gắn vào một phân đoạn.

Ethernet tiêu chuẩn có thể gửi dữ liệu với tốc độ từ 10 Mbps đến 100 Mbps. Gigabit Ethernet là một thuật ngữ được sử dụng theo tiêu chuẩn IEEE 802.3 để mô tả tốc độ Ethernet di chuyển với tốc độ 1 Gbps. Gigabit Ethernet lần đầu tiên thường được sử dụng cho truyền tải mạng đường trục và cho các máy chủ hiệu suất cao hoặc dung lượng lớn. Tuy nhiên, theo thời gian, các kết nối máy tính để bàn và PC đã có thể hỗ trợ nó.

Thông tin khác về Ethernet

Không nên nhầm lẫn Ethernet với Wi-Fi — Ethernet sử dụng cáp để kết nối máy tính và thiết bị, Tạp chí PC Magazine giải thích. Hầu hết mọi tham chiếu đến mạng hoặc kết nối LAN đều là Ethernet.

Ethernet công nghiệp là gì?

Đúng như tên gọi của nó, Ethernet công nghiệp được áp dụng cho môi trường công nghiệp, thường đòi hỏi các đầu nối, dây cáp chắc chắn hơn và quan trọng nhất là tính xác định tốt hơn. Để đạt được tính xác định tốt hơn, Ethernet công nghiệp sử dụng các giao thức chuyên biệt kết hợp với Ethernet. Các giao thức Ethernet công nghiệp phổ biến hơn là PROFINET®, EtherNet / IP®, EtherCAT®, SERCOS III và POWERLINK®.

Với Ethernet công nghiệp, tốc độ truyền dữ liệu nằm trong khoảng từ 10 Mbps đến 1 Gbps. Tuy nhiên, 100 Mbps là tốc độ phổ biến nhất được sử dụng trong các ứng dụng Ethernet công nghiệp.

Hình 2. Ethernet công nghiệp yêu cầu các cân nhắc bổ sung không được thấy trong hệ thống Ethernet được sử dụng trong văn phòng. Thiết bị sản xuất trên sàn nhà máy tiếp xúc sự biến động nhiệt độ, độ rung khác nhau và các tiếng ồn có thể gây khó chịu khác.

Các giao thức Ethernet công nghiệp hoạt động như thế nào?

Các giao thức Ethernet công nghiệp như PROFINET và EtherCAT sửa đổi Ethernet tiêu chuẩn để đảm bảo dữ liệu sản xuất cụ thể không chỉ được gửi và nhận một cách chính xác mà còn được gửi và nhận đúng lúc khi dữ liệu cần thiết để thực hiện một hoạt động cụ thể. Ví dụ, một nhà máy chiết rót chai sử dụng công nghệ tự động hóa Ethernet công nghiệp có thể gửi dữ liệu chiết rót qua mạng để đảm bảo các chai được đổ đầy như dự định. Khi một chai đầy, lệnh ngừng đổ đầy sẽ được gửi qua mạng, tự động hóa thời gian thực để báo cáo trạng thái.

Nếu một webpage bị mất, người dùng chỉ cần nhấn vào nút làm mới. Điều này sẽ không quá quan trọng trong bối cảnh văn phòng, tuy nhiên, trong nhà máy, một vấn đề nhỏ có thể biến thành thảm họa, công ty không thể dành thời gian để ai đó nhận ra lỗi và nhấn nút theo cách thủ công. Với mạng tự động hóa, Ethernet công nghiệp có thể cảm nhận được lỗi trong quy trình đóng chai và tự động dừng quy trình, tránh lãng phí thời gian, sản phẩm và tiền bạc.

Hình ảnh minh họa cho việc triển khai Ethernet công nghiệp trong tự động hóa

Sự khác biệt khác giữa Ethernet và Ethernet công nghiệp

Ethernet có thể được sử dụng trong nhiều văn phòng hơn là trong các cơ sở công nghiệp. Ethernet văn phòng được thiết kế cho cấp độ sử dụng cơ bản, trong khi Ethernet công nghiệp có thể được xem xét cho nhiều cấp độ và được áp dụng cho các môi trường xử lý tác vụ nặng hơn.

Ethernet công nghiệp phù hợp hơn để xử lý tiếng ồn của nhà máy, nhu cầu của quy trình nhà máy và môi trường khắc nghiệt hơn, và thậm chí có thể đáp ứng tốt hơn với các xung đột dữ liệu tại nhà máy.

Cáp và đầu nối cũng có thể khác nhau trong công nghệ Ethernet công nghiệp. Ví dụ: các đầu nối được sử dụng trong môi trường công nghiệp sẽ không phải là cơ chế khóa cơ bản, tự động hóa báo cáo thời gian thực. Do môi trường khắc nghiệt hơn, cần có các cơ cấu khóa nặng hơn. Các đầu nối kín cũng thường cần thiết trong các ứng dụng hạng nặng.

Tính xác định là một yếu tố quan trọng khi xác định Ethernet công nghiệp và tách nó khỏi Ethernet. Ethernet tiêu chuẩn không tự xác định, nhưng môi trường công nghiệp tính xác định là một yêu cầu cần thiết. Chúng cần các gói dữ liệu được gửi và nhận vào những thời điểm cụ thể, và đảm bảo dữ liệu sẽ được gửi đi mọi lúc. Điều này là do việc mất dữ liệu hoặc chậm trễ dữ liệu giữa các thiết bị trong môi trường công nghiệp có thể dẫn đến thảm họa, chẳng hạn như một lỗ hổng lớn trong quy trình sản xuất. Việc truyền thông tin theo thời gian thực này thường là yếu tố quyết định chính đối với một công ty khi lựa chọn loại giải pháp Ethernet để triển khai. Các công ty sẽ cần phải đánh giá nhu cầu cụ thể của họ và xác định giải pháp Ethernet nào là tốt nhất cho ứng dụng của mình.