工业以太网具备怎样的优势

※发布时间:2019-11-21 15:09:44   ※发布作者:habao   ※出自何处: 

  男人冬泳 打一食品已经渐渐发展进入全球工控自动化的标准通信技术之列。虽然现场总线类似Profibus、Modbus和ControlNet仍然随处可见,但他们的重要性随着工业以太网的普及正在快速地降低。工业以太网为用户提供的优势是显而易见的:更高的效率、更多的功能和更高的适应性。这可以使得从管理级到现场级的

  目前工业以太网最主要的使用在管理层和控制层。并且藉由特殊的实时以太网技术,在运动控制应用中,可以满足响应时间少于1ms的应用要求。例如CIPsync,ProfiNetIRT和ETHERNETPowerlink都已实现了此类应用,因此实时性的问题可以被认为已经解决了。安全问题的状况也是相似的,基本问题是一个基于以太网传输的适当的安全协议,像是基于Profinet的Profisafe、基于EtherNet/IP的CIPSafety都即将投入实际应用。

  工业以太网已经被广泛地应用在工控自动化中,而在过程控制领域,目前亟待解决的问题就是防爆。现在已经有支持Ex-Zone2的交换机。然而,实现Ex-Zone1的要求才是以太网深入进现场层的关键。昂贵的机柜已经不被用户看好,

  用户需要的是所谓本质安全的交换机。在以太网高速的同时,兼具本质安全的特性是这项技术的挑战所在。或许,第一台用双绞线连接的本质安全的交换机面世,还需要一段时间。但是,一旦这个技术得以实现,工业以太网在过程自动化领域中将扮演更加举足轻重的角色。

  在总线系统中,用户习惯把现场设备使用菊花链连接。因此,自动化厂商现在生产的以太网设备都兼容地支持菊花链技术,或者说,在现场设备上安装2个交换端口。但对比使用的工业以太网交换机,其交换成本却随着设备数量的增加而增加。另一个劣势是碰到流量突发时,以菊花链式连接的交换机吞吐量和带宽会受到,因为所有的用户不得不通过一条共同的线缆通信。环形连接的重要优势在于一方面减低了布线成本,另一方面能够提高链可靠性,举例来说,当一处不能正常工作时,通信不受影响。因此必须根据应用和需求来决定到底哪种方式才是合适的。

  大型的自动化厂商使用它们自己的基于以太网的应用协议,类似于EtherNet/IP,Profinet或Modbus/TCP。这些协议都支持标准的TCP/IP,所以这类应用中,标准的工业以太网交换机也可以使用。SNMP协议已被广泛使用于商用中,用于交换机的配置和诊断。然而,自动化中使用的配置工具不支持SNMP协议,因此很难用来配置相应的交换机。所以赫思曼公司开始让交换机学习自动化的语言,将来使用PLC、驱动设备或I/O来配置交换机都会成为可能。对用户来说最大的益处是可以用熟悉的自动化工具配置网络了,并且一张完整的材料单也可以被轻松地创建。

  自从工业以太网能够实现从管理级到现场级一致的数据传输,用户只需要掌握一种网络技术即可,同时,也提高了工作效率。

  可是,统一的网络结构也因为整体的网络透明度承担了一定的风险。例如:生产线中的机器人的IP地址能被任何工作站操作。因此就必须有一套明确的规则来定义通讯的时间和对象。当然仅在公司的出口端安置一台防火墙来抵制外部的是远远不够的。导致一个致命的错误甚至停机事故的往往是来自内部的误操作,所以分布式安全体系在自动化领域常关键的。因为这样,整个系统或系统部件可以被分割为的安全单元,各个安全的单元之间通过定义的规则来通信。

  如今无线网络技术(WirelessLAN(WirelessLocalAreaNetworks))被广泛应用在办公中。移动性、灵活性、非常易于安装、低成本,无线通信的这些优点,使得这项技术渐渐被应用于工业中。现在WLAN越来越多的成为传统网络的一种补充。典型的应用是在生产物流的移动终端上,操作和生产线或提供在线数据的快速交换。例如预定数据可以从中心直接送到仓库的铲车上。

  现在已有不少工业级的WLAN设备面市,它们都基于IEEE802.11b/g/a/h协议,可以提供约100Mbit/s的数据传输速度。传输距离方面,如果在5GHz频率下使用合适的天线公里。赫思曼的无线网络解决方案就能满足这样的需求。将来,扩展的协议IEEE802.11n将进一步规范WLAN在工业中的标准。新的标准可能在明年开始实行,届时数据通信将更可靠,速率也更高,可达640Mbit/s,甚至在无线电通信条件很差的中。

  工业下的无线电网络也会根据WLAN的应用有具体的区分。例如应用在距离70公里之上的数据传输WiMAX(IEEE802.16)或应用于近距离传输的Bluetooth(IEEE802.15.1)和Zigbee(IEEE802.15.4)。Zigbee非常有意思,由于其低功率的消耗,所以非常适合传感器间的无线通讯。但是,这项技术在工业中的广泛应用可能还需要几年时间。

  和无线的网络都需要越来越高的网络带宽。在工业中,特别是在控制层,快速以太网(100Mbit/s)差不多被默认为当今的主流。但是,在自动化和办公中都越来越趋向于千兆以太网(GigabitEthernet)。原因可以归结为以下三点:

  第三,千兆以太网有十倍于快速以太网的交换能力,许多实时的应用可以在标准的千兆以太网中实现。

  同无线解决方案面临的问题一样,更高的传输速度意味着高功率的消耗和高成本的芯片。但是,随着芯片成本的降低,千兆以太网已在工业中日益普及。

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