একটি রোবোটিক বাহু কল্পনা করুন যেটি বাঁকানো এবং ঘোরাতে পারে, প্রতিটি অক্ষে অত্যন্ত সুনির্দিষ্ট মোটর ড্রাইভার, সেন্সর বা মেশিনের দৃষ্টি দিয়ে সজ্জিত, যেন গতির সিম্ফনি সম্পাদন করছে। যাইহোক, সিস্টেমের প্রতিটি উপাদানকে কখন এবং কীভাবে তাদের নিজ নিজ ক্রিয়াকলাপ সম্পাদন করতে হবে তা বলার জন্য একটি "কন্ডাক্টর" ছাড়া, রোবোটিক আর্ম ঝাঁকুনি এবং ধাতব গ্রাইন্ডিং শব্দ তৈরি করতে পারে।
রিয়েল-টাইম কন্ট্রোল সম্পর্কিত পূর্ববর্তী নিবন্ধগুলিতে, আমরা সেন্সিং, ড্রাইভিং এবং প্রক্রিয়াকরণের জন্য ব্যবহৃত রিয়েল-টাইম কন্ট্রোল (RTC) যন্ত্রগুলি অন্বেষণ করেছি৷ তাদের সংহত করার জন্য, আমাদের "পরিবাহী" প্রয়োজন: বাস্তব-সময় যোগাযোগ। এই নিবন্ধে, আমরা শিল্প 4.0 ব্যবহার করব বাস্তব-সময় যোগাযোগ এবং নিয়ন্ত্রণের উপর ভিত্তি করে আলোচনার জন্য আমাদের সূচনা বিন্দু হিসেবে।
অটোমেশন ক্ষেত্রে বড় ডেটার বিকাশের কারণগুলি
মহামারীর প্রভাবের কারণে, মানব হস্তক্ষেপ ছাড়াই কারখানার কার্যক্রম ব্যাপকভাবে জনপ্রিয় হয়ে উঠেছে। বড় ডেটার সংগ্রহ এবং যথাযথ বিতরণ (অক্সফোর্ড অভিধান দ্বারা অত্যন্ত বড় ডেটাসেট হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়েছে যা গণনা বিশ্লেষণের মাধ্যমে প্যাটার্ন, প্রবণতা এবং পারস্পরিক সম্পর্ক প্রকাশ করতে পারে, বিশেষ করে যা মানুষের আচরণ এবং মিথস্ক্রিয়া সম্পর্কিত) ডিজিটাল যমজ, মিটারিং, পরিষেবা বিলিং এবং ভবিষ্যদ্বাণীমূলক রক্ষণাবেক্ষণকে সমর্থন করতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, বড় ডেটাতে অ্যাক্সেস থাকা রোবোটিক হাতের কার্যকারিতা এবং সিস্টেমের স্বাস্থ্যের পাশাপাশি ডেটা রেট, তাপমাত্রা, আর্দ্রতা, কম্পন এবং আরও অনেক কিছু পর্যবেক্ষণ করতে সক্ষম করে, যার ফলে AI মডেলগুলির বিকাশকে সক্ষম করে যা বড় ডেটা (ডিজিটাল টুইন) এর উপর ভিত্তি করে ভবিষ্যতের কর্মক্ষমতা এবং স্বাস্থ্যের পূর্বাভাস দিতে পারে। এই সুবিধাগুলি সম্পূর্ণরূপে লাভ করার জন্য, প্রান্তে ইন্টারনেট প্রোটোকল (আইপি) এবং আরটিসি সিস্টেমগুলিকে সমর্থন করার জন্য তথ্য প্রযুক্তি (আইটি) এবং অপারেশনাল প্রযুক্তি (ওটি) একীভূত করা প্রয়োজন। যৌক্তিকভাবে, এটি আইটি এবং ওটি কনভারজেন্স হিসাবে উল্লেখ করা হয়।
ইথারনেটে, ওপেন সিস্টেম ইন্টারকানেকশন (OSI) মডেলের নেটওয়ার্ক স্তর এবং পরিবহন স্তর ট্রান্সমিশন কন্ট্রোল প্রোটোকল/ইন্টারনেট প্রোটোকল (TCP/IP) সমর্থন করে, তাই ইথারনেট সহজাতভাবে IPv4 (এবং IPv6) সমর্থন করে। উপরন্তু, এটি নির্ভরযোগ্যভাবে প্রয়োজনীয় পরিমাণ তথ্য প্রেরণ করতে পারে, যে কারণে শিল্প ইথারনেট শিল্প অটোমেশন কনভারজেন্সের ক্ষেত্রে একটি গুরুত্বপূর্ণ যোগাযোগের মান হয়ে উঠছে। যেহেতু বিদ্যমান অবকাঠামো সাধারণত দুটি-ওয়্যার প্রোটোকল ব্যবহার করে যা স্থানীয় TCP/IP সমর্থন করে না, প্রথাগত ফিল্ডবাসগুলি এখনও প্রান্ত ডিভাইসগুলির সাথে যোগাযোগের জন্য ব্যবহৃত হয়। চিত্র 1 শিল্প অটোমেশন ক্ষেত্রে বর্তমান যোগাযোগের পদ্ধতিগুলিকে চিত্রিত করে৷
চিত্র 1: শিল্প অটোমেশন ক্ষেত্রে বর্তমান যোগাযোগ পদ্ধতি
যেভাবে শিল্প যোগাযোগ বাস্তবায়িত হয় তা পরিবর্তনের মধ্য দিয়ে যাচ্ছে। একক-জোড়া ইথারনেট (এসপিই) বিদ্যমান দুই-তারের সিস্টেম আর্কিটেকচার বজায় রাখতে পারে যখন দ্রুত গতি এবং শিল্প ইথারনেটের অসংখ্য সুবিধা সমর্থন করে। উন্নত ফিল্ড ডায়াগনস্টিক সমর্থন বিতরণ এবং কেন্দ্রীভূত পর্যবেক্ষণ এবং অপারেশন। অবশ্যই, SPE একাধিক বিদ্যমান ফিল্ডবাস দ্বারা প্রতিষ্ঠিত বিদ্যমান দুই-তারের পরিকাঠামো পুনঃব্যবহার করতে পারে, যার ফলে কনভারজেন্স-চালিত আপগ্রেড সহজতর হয় এবং উল্লেখযোগ্যভাবে খরচ কমানো যায়।
ইথারনেট বোঝা
যদিও ইথারনেট এন্টারপ্রাইজ অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে উন্মুক্ত এবং সর্বব্যাপী, এটি বর্তমানে রিয়েল টাইম অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উপযুক্ত নয় কারণ আইটি ইথারনেট ফ্রেম ট্রান্সমিশন হল "সর্বোত্তম প্রচেষ্টা" এবং অব্যবস্থাপিত; ত্রুটি সবসময় অবাঞ্ছিত হয়. বাস্তব-টাইম OT এর জন্য, ত্রুটিগুলি গুরুতর পরিণতি হতে পারে বা এমনকি বিপদ ডেকে আনতে পারে৷ আরটিসি সিস্টেমের জন্য সিস্টেমের "কমান্ড সেন্টার" হিসাবে নির্ভরযোগ্য যোগাযোগের প্রয়োজন হয় যাতে সিস্টেমটি উদ্দেশ্য অনুসারে কাজ করে, যার ফলে পণ্যের ব্যর্থতা বা সিস্টেমের ক্ষতি বা ব্যক্তিগত আঘাত এড়ানো যায়। যেহেতু আইটি ইথারনেট সাধারণত এন্টারপ্রাইজ বা ভোক্তা পরিবেশে ব্যবহৃত হয়, এটি খুব কমই পরিবেশগত চ্যালেঞ্জের সম্মুখীন হয়। বিপরীতে, RTC সিস্টেমগুলি প্রায়ই কঠোর পরিবেশে কাজ করে।
দৃঢ়, নিয়ন্ত্রক আচরণের চাহিদা (যেমন বিস্তৃত তাপমাত্রা পরিসীমা, কোলাহলপূর্ণ এবং নোংরা পরিবেশ জুড়ে নির্ভরযোগ্যতা) এবং উচ্চ ডেটা হার শিল্প ইথারনেটের উত্থানকে চালিত করেছে। ইন্ডাস্ট্রিয়াল ইথারনেট নিয়ন্ত্রক এবং দৃঢ়, অতিরিক্ত ব্যান্ডউইথ এবং অন্তর্নিহিত আইপি সংযোগ প্রদান করে যা সম্পূর্ণরূপে RTC সিস্টেমের সুবিধা প্রদান করে।
আসুন টাইমিং বৈশিষ্ট্য এবং ইথারনেট ফিজিক্যাল লেয়ারে (PHY) কীভাবে প্রযোজ্য তা দেখে নেওয়া যাক।
টাইমিং বৈশিষ্ট্যের গুরুত্ব
আরটিসি সিস্টেমে তিনটি মূল টাইমিং বৈশিষ্ট্য রয়েছে:
বিলম্ব।এই প্রসঙ্গে, বিলম্ব অবশ্যই বিবেচনা করা উচিত, যেমন প্রচার বিলম্ব: ডেটা সিস্টেম, সাবসিস্টেম বা সাবসিস্টেম উপাদানে প্রবেশ করার সময় থেকে এটি প্রস্থান না হওয়া পর্যন্ত সময়ের দৈর্ঘ্য। উদাহরণস্বরূপ, TI-এর DP83826E 10Mbps/100Mbps ইথারনেট PHY-এর একটি রাউন্ড-ট্রিপ বিলম্ব 208ns। কম বিলম্ব চক্রের সময় কমাতে বা বাসে নোডের সংখ্যা বাড়াতে পারে।
ডিটারমিনিজম।যদি সিস্টেমের মধ্য দিয়ে যাওয়ার সময় ডেটার আগমনের সময় উল্লেখযোগ্যভাবে পরিবর্তিত হয়, তাহলে বিলম্ব কতটা কম তা অপ্রাসঙ্গিক হয়ে ওঠে। আগমনের সময়ের এই পরিবর্তনকে নির্ণয়বাদ বলা হয়। নিম্ন জীটার ভাল নির্ধারকতা নির্দেশ করে। নিম্ন নির্ধারকতা মানে বিভিন্ন বিলম্বের জন্য আপনাকে সিস্টেমে কম মার্জিন তৈরি করতে হবে। চিত্র 2 DP83826E এর বিলম্ব (208ns) এবং নির্ধারণবাদ (±2ns) দেখায়। রিয়েল টাইম ইথারনেট প্রোটোকল (যেমন ইথারক্যাট) ইথারনেট PHY-এর নিম্ন এবং নির্ধারক লেটেন্সি বৈশিষ্ট্যগুলিকে কাজে লাগাতে পারে।
চিত্র 2: বিলম্ব এবং এর নির্ণয়বাদ
সিঙ্ক্রোনাইজেশন।একটি সম্পূর্ণ সিস্টেম বা একাধিক সম্পূর্ণ সিস্টেমের সময়কে একত্রে আবদ্ধ করার কিছু সুবিধা রয়েছে। নিরাপদ অপারেশন নিশ্চিত করার সময় দক্ষতা এবং থ্রুপুট সর্বাধিক করার জন্য, অন্য একটি সাবসিস্টেম কখন একটি নির্দিষ্ট অপারেশন সম্পাদন করে তা বিভিন্ন সাবসিস্টেমের সঠিকভাবে জানতে হবে। সমস্ত শিল্প ইথারনেট প্রোটোকল কিছু ফর্ম সিঙ্ক্রোনাইজেশন সমর্থন করে। সময়-সংবেদনশীল নেটওয়ার্কিং (টিএসএন) হল RTC সিস্টেমের জন্য সময় সমন্বয়ের একটি উদাহরণ। ইন্সটিটিউট অফ ইলেকট্রিক্যাল অ্যান্ড ইলেকট্রনিক্স ইঞ্জিনিয়ার্স (IEEE) 1588v2, যা প্রিসিশন টাইম প্রোটোকল (PTP) নামেও পরিচিত, একাধিক ডিভাইসকে একে অপরের সাথে সিঙ্ক্রোনাইজেশন বজায় রাখতে সহায়তা করে। IEEE 802.1as, সাধারণ PTP (gPTP) নামেও পরিচিত, এটি RTC-এর মতো সংবেদনশীল অ্যাপ্লিকেশানগুলির জন্য আরও-সিঙ্ক্রোনাইজেশন সক্ষম করে৷
উপসংহার
সফল RTC এবং যোগাযোগ স্থাপনা হল ইন্ডাস্ট্রি 4.0 এর ভিত্তি। যাইহোক, এটি শুধুমাত্র শিল্প 4.0 অর্জনের বিষয়ে নয়; ডিটারমিনিস্টিক, সিঙ্ক্রোনাইজড, এবং কম-লেটেন্সি কমিউনিকেশন PHY এবং ইন্ডাস্ট্রিয়াল ইথারনেট প্রোটোকলের সাথে, একটি সুন্দর সিম্ফনি বাজানোর জন্য সমস্ত যন্ত্রকে একত্রিত করা যেতে পারে।