以太网如何为更广泛的工业系统带来决定论

发表于 2019-04-15 17:41:54 收藏 已收藏
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以太网如何为更广泛的工业系统带来决定论

发表于 2019-04-15 17:41:54
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以太网增加了工业系统中决定论的影响力

有一段时间,工业网络中的决定论主要是协调运动和数控风格的应用。 1 它人们普遍认为,在石油和天然气,风力发电,甚至某些类型的制造业等领域的核心应用,绝不会真正要求决定论能够提供明显的效率提升。

为什么决定论曾经是仅限于少数应用

这种假设的原因是什么?对于初学者来说,以太网速度可以持续数十年的增长,以及逐步用基于以太网的协议替代串行网络(例如,Modbus ® TCP,EtherNet / IP ®和PROFINET ®)意味着自动化和控制系统不断变得更快,并获得更多带宽。从这些转变中获得的收益足以使确定性的好处在相比之下成为次要的。

在标准(IEEE 802.3以太网)中确保确定性的实际问题 - 或者更确切地说,阻碍 - 最初没有包含它。尽管以太网的带宽始终高于半双工和固有的确定性串行连接,如RS-232和RS-485,但在20世纪90年代编码全双工交换式以太网和商业开发之前,其响应的时间框架是不可预测的。工业以太网协议。

像PROFINET这样的协议象征着以太网解决方案如何解决工业网络中的确定性和易于实施的问题。 PROFINET实际上定义了针对不同响应范围设计的三种协议,从100 ms到小于1 ms。 2 为了实现差异化,它绕过标准TCP / IP(适用于三层中要求最低的)处理工作负载需要实时或同步的实时性能以适应更快的周期时间。

PROFINET也是一种开放式协议,尽管许多供应商已经为自己的目的进行了修改。与EtherCAT等替代产品一样,它承诺在现有系统中进行相对简单且经济高效的集成,并在应用层进行大部分更改。此外,大型供应商生态系统有助于整体实施。这些优势以及以太网的一般发展使得实现确定性不仅在以运动为中心的体系结构中变得越来越可行,而且在诸如PLC系统之类的更简单的事情中也越来越可行。

以太网如何实现更广泛的使用决定论

或许具有讽刺意味的是,以太网是一种不确定的标准,为各种工业系统的决定论铺平了道路。它仍然很快,可以长距离使用,并且能够在单根线上传输多种类型的数据。重要节点不再需要如此紧密地定位在一起以确保准时交付,就像某些专有现场总线的情况一样。布线也得到了简化,使得通过以太网确定性更具吸引力,因为它有助于简化管理和成本。

“此功能过去仅存在于独立解决方案中,例如功能安全,状态监控和数据采集系统,“ 1 EtherCAT技术集团的Joey Stubbs在2012年告诉 Automation World 。”对于用户来说,这会降低成本并减少编程工作量,同时增加整个系统的诊断功能。现在,这些子系统可以简单地实现为主控制器中的软件模块,并且可以自由地传递所有变量,诊断和状态,而不是为每个子系统分别提供单独的硬件附件。“

当然,将确定性添加到网络可能会产生互操作性和通信的复杂性,因为另一层正在被添加到基本TCP / IP中,而PROFINET则用于其更高性能的协议。制造商必须确保他们使用满足其特定业务要求的以太网解决方案供应商。确定性可以在许多系统中产生显着的增益,并且它们可以在应用程序的整个生命周期中真正累加。

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