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百家争鸣,那么多种工业以太网协议该怎么选?
来源:2018中国北京国际先进制造与智能工厂展览会 - 分类:展会动态 - 责任编辑:管理员 - 发布于:2017-9-9 8:58:15
 
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 目前,全球工业制造业发展的整体主流趋势是自动化、智能化。在此趋势引导下,一系列工业智能化、自动化设备产业市场迅速扩大。一个完整的工业智能化、自动化解决方案包括了PLC、系统控制软件、工业机器人等若干不同的设备,而这些组成部份都需要工业以太网相联,构成统一整体。高性能、工厂设备和IT系统集成,以及工业物联网的需求驱动促进了工业以太网的增长。

HMS工业网络公司工业网络市场年度分析
根据HMS发布2017年工业网络市场份额报告显示,工业以太网的增长速度比往年更快,增长率为22%。工业以太网现在占全球市场的46%,而去年为38%。
在具体的通信中, EtherNet / IP和PROFINET份额最大,其中PROFINET主要市场在中欧,EtherNet / IP在北美占主导地位。紧跟其后的是EtherCAT、Modbus-TCP和Ethernet POWERLINK。
在实时工业以太网中,EPA、 EtherCAT、 Ethernet Powerlink、PROFINET、Ethernet/IP、SERCOS III是主要的竞争者。
工业以太网发展方向
信息时代的高速运行使得企业将会在未来市场竞争面临如下挑战:
1.降低产品的上市时间,这就要求企业要有更低的产品更新时间,更高的产品技术,更大的数据量;
2.增加柔性设备,这是因为定制化的生产、变化的市场需求要求企业具备更高的生产能力;
3.提高产品质量,这需要企业在生产过程中进行实时监控,及时的得到质量数据反馈并作出相应的反应与决定;
4.提高生产效能,更高资源和能源的利用率将会成为未来企业竞争的关键因素。
5.最重要的一点是能保证数据安全,也就是信息安全。
而企业对于工业通讯的未来需求也将随着市场竞争、挑战的提升向着这几个方向发展:
1.更高带宽,现在的通讯已经达到了100Mbps,未来的工业通讯可以应用更高的带宽,并且拥有确定的拓展性;
2.标准统一,基于IP标准的通信大幅度增加;
3.配置灵活,工业以太网将能够自动分配链接设备名称个IP地址;
4.兼容性强,完全兼容IEEE、IETF、IEC等相关标准,
此外,从工业以太网的发展前景来看,在未来的工业通信市场中,从现场、控制层、车间层、公司层到云平台,从底层到上层,实时通信和开放的网络通信将集成于同一个系统中,实现整体的通讯。
工业以太网协议
以太网用于工业控制时,体现在应用层的是实时通信、用于系统组态的对象以及工程模型的应用协议,至21世纪,还没有统一的应用层协议。那么,这些协议是怎么来的,之间有着什么样的差别,各自的优点如何,有着什么样的局限性,等等问题,在此之前小编已经为大家整理好并发表出来了,就不再一一赘述了,详情请点击下面这个链接:阅读原文引导
还在分不清各种工业以太网技术?看完这里就明白了

工业以太网的七要素
在工厂生产层使用工业以太网之前,必须了解它的七个要素,这也是工业生产层选择采用何种以太网技术的参考要求和注意事项。这里,我们以Profinet标准为例,为大家一一进行介绍。

1.网络布局
不同于办公室的网络拓扑布局,工业以太网架构因为常常要面对多变的意外情况,需要具有一些额外的功能,例如高速冗余等,所以工业以太网会采用多种不同的拓扑网络布局方式(星型、环型、树型、线型),并使用屏蔽电缆、金属接头,具有更高的耐热耐震性能。此外,工业以太网的交换机一般由相应的自控系统集成商负责配置和维护。

2.通信协议
对控制系统集成商来说,最要紧的是要认识到以太网只是一个网络架构,要使它能够在自控设备间实现通信,所以你需要一个工业级的通信协议。IEEE 802.3以太网标准定义了接线方式、数据读写规则和以太网架构的结构。虽然使用这个网络标准的不同设备可以在同一网段里实现通信,但前提条件是它们必须采用相同的网络协议,或者说“通信语言”。Profinet是一个专为工业应用设计的通信协议,它为分布式I/O、机器与机器间的连通性、机器的安全性以及动作控制提供了相应的功能。
3.处理能力
这不是单纯地由网络速度的快慢决定的,而是如何快速精确地将数据传输到它该去的地方。网络的处理能力毫无疑问是最关键的因素之一,它的衡量标准是单位时间内的网络数据传输量。而唯一能改进这一性能的方法就是减少通信堆栈中循环周期的次数。Profinet通信堆栈中的循环周期次数比一个标准的以太网 TCP/UDP工具要少十几倍。这是由于,Profinet为一些对时间有苛刻要求的重要工作专门设置了一个以太网实时通道,而与此同时,它的配置、诊断、路由以及“大容量数据传输”的通信都通过标准TCP/IP通道完成。
4.网络配置
网络的设置简单是一方面,但更重要的是,实现通信的编程工作绝对不能太复杂。Profinet能够通过配置而不是编程,来实现设备间的通信。通过一种对象呼应的配置设备之间内部通信的方法,而不是传统的编程调试的方法,系统集成商和最终用户能够节约至少25%的建设以及调试试车的时间。
5.先期计划
仅考虑眼前的应用是不够的,当前的以太网必须能满足将来所有可能的应用需要。Profinet使用户能按照自己的步调,只采用单一的以太网网络,就能实现一个高度集成的、适用于不同控制功能(如点对点通信、分布式I/O、机器安全性、动作控制以及数据采集)的自控系统。它同样也为今后可能的扩展进行了准备。
6.旧系统改造
工业以太网的要素并不仅仅局限于以太网本身,如何与现有网络和不同供应商提供的机器集成并正常工作,是必须要考虑的问题之一。既然Profinet使用的是标准以太网交换机,并采用TCP/IP的协议组件,那么基于Profinet的系统应该能适用整个自控网络,而不需要另外增加高端交换机或者特殊的功能,例如IGMP snooping和VLAN。Profinet同时也提供了将不同供应商的产品接入同一网络的解决办法。通过XML,它将每个机器作为一个部件来处理,相对独立于内部核心的控制系统,这就是以部件为控制单位的自动化概念。
7.费用    
对工业以太网络来说,最重要的费用支出并不是构建网络的组件,而是设计、安装和维护的部分,想要节省费用就必须在这三个部分下功夫。Profinet和其他类似的工业以太网构架采用IT技术的成果,例如OPC和SNMP,来监视和显示网络的状态。此外,它的诊断功能能够将网络的状态直接在包括plc和SCADA系统在内的自控系统上反映出来。这样组态设置和故障查找都可以在中央控制室内完成,大大简化了操作。
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