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工业自 动化以太网发展大时代来临

发布人: 发布时间:2015-06-12

     摘自:国际工业自动化

  引言:智能时代,促进了 工业以太网发展大时代的来临。市场需求扩大,工业自 动化组件商越来越的把以太网协议作为他们相关产品的标准规范,供应商的这种推动,无形中 将用户概念逐渐转移到以太网技术上,从而也 就扩大了以太网市场。

  大多数 制造商已认识到这些网络相对于专用自动化网络的增量优势,特别是在数据传输上。以太网 和无线网络均可提供大于专用自动化网络的带宽,且大多 依赖于成熟的标准组织;两者均 拥有可确保持续发展的广泛供应商客户群。特别是以太网,它能够 在准确的时间点向特定位置可靠地传输准确的数据,许多制 造商还广泛实施无电缆无线技术来应对工艺性能、可靠性、效率、合规性等挑战。

  1、工业以 太网越来越受欢迎

  巨大的 需求将会带来巨大的市场,工业自 动化组件供应商越来越多的把以太网协议作为他们产品的标准规范,许多厂 商也直接把以太网技术作为新产品的网络连接手段。由于这 些供应商的推动,这也就 需要机械制造商和终端客户将观念从旧的现场总线技术转变到以太网技术上来。

  工业以 太网总线正因为有诸多的优点,在国内 外逐步得到了迅速的普及,现在已 经有大量的配套产品在使用中。如工业以太网HUB,工业以太网防火墙产,工业以太网关,以太网转RS232/RS485设备,以太网A/D模块,以太网D/A模块,以太网AI模块,以太网AO模块,以太网DI模块,以太网DO模块及复合功能模块。

  目前以 太网还只适合于工业控制网络系统的信息层应用。以太网是Byte级网络,只能部 分代替现场总线作用,而将以太网用于现场I/O级,这是目 前工控领域研究的热点之一。

  而工业 以太网技术基础及应用方式多是基于商用以太网发展而来的,在全球 主导的有线网络将数据传输技术的基础上,根据工 业领域的特点要求,采用以 太网通信协议作为基本技术发展而生。工业以 太网市场需求十分广泛,无论是 新建一条现代化的制造生产线,还是对 旧有设备的改造,都会大 量使用工业以太网。

  对此,工业以 太网的市场增长率也始终居高不下,据有关统计,每年新 增工业网络接口数量都将会是前一年的一倍左右。而随着 工业以太网技术延展而带动的PLC、DCS及PC_Based等控制 类产品的市场容量,更是难以计算。

  与普通的以太网相比,工业以 太网需要解决开放性、实时性、同步性、可靠性、抗干扰 性及安全性等诸多方面的问题,这也是 工业自动化厂商不同于普通IT厂商能 为工业用户带去更大价值的地方。

  2、工业现 场总线地位受到挑战

  在工业 网络市场不断挑战现场总线的主导地位。流程产 业中的工业以太网节点2016年出货量有望达到870万个,比2011年的440万个大增96%。这意味着2016年工业 以太网将占到流程产业中的网络节点的45%,高于2011年的39%。现场总 线将为此付出代价,同期内 的增长率预计为51%。

  工业以 太网交换机是在商用以太网交换机(IEC8802.3标准)的基础上研制而成的,适应不 同工业控制系统的功能和性能需求,适应各 种恶劣环境的高可靠性数据交换设备。继10M波特率 以太网成功运行之后,具有交换功能,全双工和自适应的100M波特率快速以太网(FastEthernet,符合IEEE802.3u的标准)也已成功运行多年。采用何 种性能的以太网取决于用户的需要。通用的 兼容性允许用户无缝升级到新技术。

  虽然流 程产业在采纳新技术方面向来比较缓慢,但在某些关键领域,工业以 太网的采纳率已开始超过现场总线,成为其 中的主流网络技术。安全领 域就是一个很好的例子。虽然不 是总能得到强制性法规的推动,但流程安全系统——即安全集成系统,厂商会 相当定期地更新,以确保 操作者安全和最大化正常运行时间(andmaximizelineup-time)。寿命期较短,意味着 新技术可以更快地进入市场,也更容易实施,因为改 装时有更多的机会来更新网络。

引入工业应用之后,起初的 工业以太网更多地被应用于管理层和控制层。随着通 信网络技术的发展,更多的 以太网功能技术得以提高,使得工 业以太网的应用范围更为广阔。如在实时性方面,由于以 太网的信息通讯采用的是信息顺序传输的方式,这种方 式当通路拥挤的时候,就会造 成一定的通路堵塞。这在对 现场通讯实时性要求非常高的地方是不能满足要求的。

  工业以 太网的使用预计将增长。IHS公司预测14%的复合年均增长率(CAGR)到2016年,新的过 程自动化网络节点。的增长 速度远高于新的现场总线节点,构想是低于9%,到2016年。由于采 用工业以太网增加过程工业,它基于 工业以太网的网络似乎是一个明智的选择,对于那 些希望在不久的将来升级网络基础设施。虽然采 用现场总线仍在增长,工业以 太网的几个优点,可以享受,包括统 一和简化的网络,可能导 致更低的成本和更高的正常运行时间。

  3、大规模应用即将到来

  在一个自动化工厂中,包括工业以太网(IndustrialNetworking)、可程序逻辑控制器(PLC)、伺服驱动器、IO、HMI等,都是极受重视的项目。以台湾 出口产品中最知名的工具机台(CNC)为例,一个完整的车床、洗床、磨床等,几乎涵 盖了以上的所有关键组件。

  工业以 太网的技术基础及应用方式多是基于商用以太网发展而来的,在全球 主导的有线网络将数据传输技术的基础上,根据工 业领域的特点要求,采用以 太网通信协议作为基本技术发展而生。工业以 太网市场需求十分广泛,无论是 新建一条现代化的制造生产线,还是对 旧有设备的改造,都会大 量使用工业以太网。工业以 太网的市场增长率也始终居高不下,据有关统计,每年新 增工业网络接口数量都将会是前一年的一倍左右。而随着 工业以太网技术延展而带动的PLC、DCS及PC_Based等控制 类产品的市场容量,更是难以计算。

  在这些关键组件中,工业以 太网的角色举足轻重。因为在 工厂自动化产在线,信息的 传递都是透过工业以太网来进行链接。工业以 太网不只能用于工业自动化,包括运动控制、智能电网、高铁车厢、捷运闸门连贯、纺织机、工具机等,都是工 业以太网的应用范围。

  工业以 太网的传输线与一般PC所使用 的以太网络线相同。传统的工业传输线路,包括地址线、数据线与控制线等,必须采 用一大捆的并行线路,但透过工业以太网,只需要 一条线就可以传送命令来控制数据,不需要 使用数量庞大的线材。而工业 以太网也拥有工业应用所需要的容余、以及时 间定时管理等功能,尽管工 业以太网与家用的PC以太网并非完全相同,然而其精神是一致的。




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