全廠自動化中的以太網(wǎng)/IP

在本系列的第一部分中，我們深入研究了以太網(wǎng)在自動化行業(yè)中的突出地位，1與傳統(tǒng)現(xiàn)場總線相比，它有許多優(yōu)勢。對于初學者來說，以太網(wǎng)解決方案提供了卓越的帶寬、能源效率和設備選項，所有這些都源于底層技術的靈活性、數(shù)十年的發(fā)展和成熟的供應商社區(qū)。

在本條目中，我們將介紹 EtherNet/IP，并研究如何在全廠自動化和控制系統(tǒng)中實施它。該標準基于以太網(wǎng)，與現(xiàn)有基礎設施基本兼容，這使其成為提高工廠性能同時簡化成本控制的主要候選者。

思科和羅克韋爾自動化公司 2011 年的聯(lián)合出版物解釋說：“使用開放式行業(yè)標準網(wǎng)絡技術（如以太網(wǎng)）的單一系統(tǒng)架構對于實現(xiàn)競爭激烈的制造環(huán)境所需的靈活性、可見性和效率至關重要。

EtherNet/IP 作為自動化的基礎：工廠車間和企業(yè)網(wǎng)絡的應用層協(xié)議

作為 2013 年 11 月移動、以太網(wǎng)和無線研究的一部分，控制工程對 200 名受訪者進行的一項調查發(fā)現(xiàn)，EtherNet/IP 是該組中使用最廣泛的工業(yè)協(xié)議，輕松領先于該領域的其他協(xié)議。3超過70%的受試者報告在其設施中使用了EtherNet/IP。

EtherNet/IP 的普及跨越了采礦和汽車制造等多個行業(yè)。特別是在全廠自動化中，EtherNet/IP 可以支持眾多應用的融合，同時確保實時性能。在整個工廠使用以太網(wǎng)，EtherNet/IP連接工業(yè)和辦公室通信。

EtherNet/IP 可以根據(jù)思科和羅克韋爾自動化的全廠融合以太網(wǎng) （CPwE） 實施，CPwE 是一種用于工業(yè)網(wǎng)絡設計的參考架構。4其目的是通過面向設備運行的標準網(wǎng)絡服務，將工業(yè)自動化和控制系統(tǒng)應用程序與更廣泛的企業(yè)網(wǎng)絡集成。EtherNet/IP 支持這種安排。

在全廠范圍內實施 EtherNet/IP 時，網(wǎng)絡需要結構化，包括第 2 層和第 3 層多交換機層次結構，以及基于每個設備的功能及其可能具有的性能和可用性要求的區(qū)域分段。在最低級別，人們將擁有執(zhí)行器，機器人等，驅動和批量控制等應用程序位于下一級，企業(yè)網(wǎng)絡位于最頂層。

深入研究這種EtherNet/IP設置的更精細功能，VLAN可用于分割工業(yè)和非工業(yè)流量，同樣，防火墻對于封鎖制造和企業(yè)區(qū)域也是必要的。此外，管理型工業(yè)以太網(wǎng)交換機為網(wǎng)絡提供必要的彈性、環(huán)路預防、組播管理、診斷和其他服務。千兆光纖上行鏈路和冗余路徑，以及基于工廠物理布局建模的邏輯拓撲，支持彈性網(wǎng)絡。

通過以太網(wǎng)/IP 實現(xiàn)全廠融合以太網(wǎng)實現(xiàn)的目標

經驗豐富的工廠操作員擁有豐富的資源來設置以太網(wǎng)/IP。此外，EtherNet/IP 利用標準的、未經修改的以太網(wǎng)技術簡化了這一過程。但是，CPwE的EtherNet/IP實施指南為企業(yè)提供了什么？

使用基于以太網(wǎng)的協(xié)議（如 EtherNet/IP）的根本優(yōu)勢來自于以太網(wǎng)和 IP 技術的成本效益、靈活性和演進。使用現(xiàn)有技術實現(xiàn)分布式自動化的模塊化標準也存在類似的優(yōu)勢。這些好處有助于解決以下問題：

系統(tǒng)維護：以太網(wǎng)是基于傳統(tǒng)的自動化和控制系統(tǒng)的良好替代方案，因為它更容易與企業(yè)集成，維護成本更低。此外，以太網(wǎng)和IP方面的人員和專業(yè)知識更容易獲得。

數(shù)據(jù)管理：使用基于以太網(wǎng)的協(xié)議可實現(xiàn)更好的可用性以及具有實時特性的性能。使用單一網(wǎng)絡可簡化跨多個應用程序和系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理。

與業(yè)務流程集成：工廠車間和企業(yè)系統(tǒng)之間的鏈接有助于更快速地做出決策。工廠特定的設計和廣泛的驗證確保了可靠性和可持續(xù)性。

歸根結底，使用以太網(wǎng)協(xié)議（如 EtherNet/IP）進行全廠自動化可以滿足確定性性能的要求，同時利用易于維護的以太網(wǎng)和 IP 標準。工業(yè)以太網(wǎng)在自動化行業(yè)中是可行的，因為這種功率和便利性的結合不斷推動它超越傳統(tǒng)現(xiàn)場總線的能力。

審核編輯：郭婷