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  • 工業(yè)以太網(wǎng)概述
    朱海波

    多個方面的發(fā)展趨勢促使用戶實現(xiàn)更好的工業(yè)以太網(wǎng),它們包括:
    1.控制:從中心化到分布式
    曾幾何時,PLC(以及DCS)是巨大、稀有而又昂貴的單體式設備。所有的自動化項目都從它們那里接線出來。隨著遠程I/O連接從“愚笨”進步到“智能”,現(xiàn)場總線使控制得以從中心化的PLC剝離出來,移到距離受控設備更近的地方。由于越來越多的智能I/O連接散布開來,對它們之間的通信也就需要更高的帶寬。隨著需要連接的器件增多,所需的地址空間也在增大,從而進入到具有更高帶寬和更大地址空間的工業(yè)以太網(wǎng)時代。
    2.網(wǎng)絡:從多個到一個
    復雜性源于多種總線的存在:需要學習多個工具、實現(xiàn)多種基礎設施、它們之間需要多種接口。一個能處理I/O需求、點對點集成、運動控制、安全性、以及與全廠系統(tǒng)垂直集成的單一總線能極大地簡化初期工程和運行維護工作。單一總線是理想的情況,但諸如AS-I這樣的執(zhí)行器和傳感器總線總是需要的。工業(yè)以太網(wǎng)的問題就在于連線過多,對于1比特環(huán)境來說成本太高。但工業(yè)以太網(wǎng)在其它方面都表現(xiàn)良好:
    輸入/輸出連接。當提及工業(yè)以太網(wǎng)時,大部分人首先想到的是輸入/輸出連接。他們的概念就是將現(xiàn)場總線移植到以太網(wǎng)上。雖然這一點無疑是最重要的因素之一,但如果工業(yè)以太網(wǎng)的作用僅僅是替換現(xiàn)場總線,那么它就不可能是能用在(幾乎)全部工廠自動化領(lǐng)域的終極網(wǎng)絡。星型拓樸結(jié)構(gòu)缺乏現(xiàn)場總線的優(yōu)勢-總線本質(zhì)!有一些提供商意識到了這一點,已經(jīng)開始在其器件中配備開關(guān),使之能實現(xiàn)“虛擬”總線結(jié)構(gòu)。
    點對點集成。點對點集成適用于PLC到PLC或設備到設備。將設備集成到一致的生產(chǎn)線上是具有挑戰(zhàn)性的工作,需要對每臺設備上的每一個不同的控制器件進行編程。Profinet為各種設備提供了“組件化”構(gòu)造,使用代理作為Profinet與設備提供商的標準控制網(wǎng)絡之間的接口,包括Profinet、Interbus、DeviceNet、Modbus、串行網(wǎng)絡,等等。這項技術(shù)還可以容易地集成現(xiàn)有的設備,而不必拋棄現(xiàn)有的網(wǎng)絡從頭再來。
    運動控制。離散型自動化領(lǐng)域看起來不需要考慮那么多運動控制的因素,但ARC咨詢集團(ARC Advisory Group)的一項研究顯示,運動控制在“離散型”市場實際上占據(jù)38%的比例。所以如果需要有網(wǎng)絡的話,該網(wǎng)絡就必須能處理運動控制。工業(yè)以太網(wǎng),比如Profinet,每毫秒能處理150軸。
    安全性。北美的法律現(xiàn)在已經(jīng)允許在PLC里面和現(xiàn)場總線上實現(xiàn)安全性電路。很多工業(yè)以太網(wǎng)已經(jīng)宣布或發(fā)布了安全性協(xié)議。就Profinet來說,已有五年歷史的Profisafe已經(jīng)從Profibus擴展到了Profinet。
    垂直集成。由于物理層相同(都是以太網(wǎng))且協(xié)議層也相同(TCP/IP),到全廠范圍系統(tǒng)的連接更為簡便。
    3.連接方式:從有線到無線
    某些項目必須使用無線連接,另一些則是為了方便而使用無線連接。在調(diào)試或試車生產(chǎn)線時,無線連接可以為找到問題所在提供便利。人們經(jīng)常需要從移動的設備上獲取控制信號-特別是轉(zhuǎn)動的設備。在這種情況下,使用電纜或?qū)щ姯h(huán)都會帶來惱人的維護問題,并且會有間歇性的信號中斷。標準的無線以太網(wǎng)連接使用IEEE 802.11這樣的標準,為從移動設備上獲取控制信號提供了易于理解而又支持良好的方法。
    4.信息技術(shù):從忽視到提高
    過去的辦公室網(wǎng)絡與控制工程師無關(guān)。現(xiàn)在,信息技術(shù)(IT)部門在辦公室網(wǎng)絡上使用的工具適用于工業(yè)以太網(wǎng),而相關(guān)的知識和經(jīng)驗跨越了IT/控制工程界限。部門之間的界限必將消失。
    5.車間網(wǎng)絡:從專有型到開放型在專有總線時代,用戶受限于某個供應商和有限的器件集合。有了開放的網(wǎng)絡之后,就有更多的供應商和更多的產(chǎn)品可供選擇了。

     
     
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