工業(yè)以太網(wǎng)解決方案的原因和方式

世界各地的制造工廠現(xiàn)在都依靠以太網(wǎng)解決方案來(lái)實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用所需的實(shí)時(shí)性能和耐用性。與傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線相比，以太網(wǎng)提供更快的速度，更好地處理大量數(shù)據(jù)，并最終通過(guò)卓越的能源效率和更高效的設(shè)備節(jié)省更多成本。它還可以作為單一的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將工廠車(chē)間的自動(dòng)化連接到控制工廠車(chē)間的企業(yè) IT，從而簡(jiǎn)化整體網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，同時(shí)提高性能。

以太網(wǎng)在制造業(yè)中為什么以及如何如此出色地工作？它的崛起背后有很多原因，但需要注意的一些原因包括：

大多數(shù)工業(yè)以太網(wǎng)現(xiàn)在都以全雙工運(yùn)行，以避免沖突。雖然在半雙工中可能發(fā)生沖突，但在沖突與幀的比率超過(guò)某個(gè)閾值之前，它們可能不是問(wèn)題。盡管如此，全雙工仍可完全避免碰撞。

與工業(yè)以太網(wǎng)的其他流行環(huán)境（如風(fēng)電場(chǎng)以及石油和天然氣精煉廠）一樣，工廠通常受到惡劣環(huán)境和操作條件的影響。運(yùn)營(yíng)商必須考慮振動(dòng)、顆粒物和極端溫度，他們可以通過(guò)在自動(dòng)化和控制系統(tǒng)中使用工業(yè)以太網(wǎng)電纜和連接器來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。

工業(yè)以太網(wǎng)為拓?fù)浜蛥f(xié)議提供了多種選擇。工廠可以移出主導(dǎo)商用以太網(wǎng)的星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，例如，使用環(huán)形拓?fù)鋪?lái)實(shí)現(xiàn)冗余和快速恢復(fù)。此外，EtherNet/IP 和 EtherCAT 等協(xié)議涵蓋了廣泛的用例和系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

本系列將介紹工業(yè)以太網(wǎng)對(duì)制造業(yè)的好處，首先將探討為什么以太網(wǎng)已成為廠內(nèi)自動(dòng)化的可行選擇。從那里開(kāi)始，我們將考慮以太網(wǎng)和Wi-Fi如何幫助工廠走向物聯(lián)網(wǎng)，然后討論如何在整個(gè)工廠中實(shí)施圍繞EtherNet/IP構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)。

以太網(wǎng)在自動(dòng)化領(lǐng)域的過(guò)去和未來(lái)：標(biāo)準(zhǔn)化和性能決定成敗

以太網(wǎng)的開(kāi)發(fā)始于幾十年前，該技術(shù)培養(yǎng)了強(qiáng)大的制造商基礎(chǔ)，以推動(dòng)快速發(fā)展的產(chǎn)品生態(tài)系統(tǒng)。隨著以太網(wǎng)性能的提高，速度和成熟度的結(jié)合使以太網(wǎng)成為為基于串行的接口構(gòu)建的協(xié)議的越來(lái)越可行的替代品。

例如，考慮開(kāi)發(fā)控制器和交換機(jī)以支持基于以太網(wǎng)的自動(dòng)化系統(tǒng)。今天的芯片可以使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)進(jìn)行修改以支持確定性處理，而其I / O控制器設(shè)置為與任何工業(yè)自動(dòng)化協(xié)議配合使用，從EtherNet/IP到Modbus / TCP。

這些產(chǎn)品表明了工業(yè)以太網(wǎng)在現(xiàn)代制造工廠中可以做什么?？梢?xún)?yōu)化周期響應(yīng)時(shí)間，同時(shí)可以防止不必要的斷開(kāi)連接。作為額外的好處，以太網(wǎng)社區(qū)中的供應(yīng)商和標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)通過(guò)自動(dòng)化解決方案為解決挑戰(zhàn)提供持續(xù)支持。

“以太網(wǎng)和無(wú)線都提供比大多數(shù)專(zhuān)用自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)更大的帶寬，并且在很大程度上依賴(lài)于已建立的標(biāo)準(zhǔn)化組織和龐大的供應(yīng)商基礎(chǔ)進(jìn)行持續(xù)開(kāi)發(fā)，”3ARC咨詢(xún)集團(tuán)副總裁Chantal Polsonetti在2013年《自動(dòng)化世界》的一篇文章中解釋道。“特別是以太網(wǎng)已經(jīng)顯示出其在正確的時(shí)間將正確的數(shù)據(jù)可靠地傳送到正確的位置的能力，而制造商則廣泛應(yīng)用無(wú)電纜無(wú)線儀器來(lái)解決業(yè)務(wù)挑戰(zhàn)，從提高過(guò)程性能、可靠性和效率到符合政府指令。

以太網(wǎng)獨(dú)特的性能特征也可作為集成到物聯(lián)網(wǎng)中的自動(dòng)化系統(tǒng)的基礎(chǔ)。物聯(lián)網(wǎng)的大部分承諾都基于使用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和活動(dòng)而不是歷史信息來(lái)支持決策的概念。正如Polsnetti在她的文章中指出的那樣，系統(tǒng)級(jí)別可以提高，克服機(jī)器和設(shè)備級(jí)別的限制。

在本系列的下一篇文章中，我們將回到我們?cè)谶@里討論過(guò)幾次的主題，即工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，如EtherNet/IP和PROFINET。不過(guò)，我們將研究如何在工廠中實(shí)施它們，而不是回顧它們的基本特征，特別是對(duì)于全廠自動(dòng)化和創(chuàng)建服務(wù)于工程師和IT關(guān)鍵利益的融合網(wǎng)絡(luò)。

審核編輯：郭婷