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EtherCAT与工业4.0的融合之道

来源:控制工程网2015.08.29

        “企业希望未来可以将其机器,存储系统和所有运营设备(如物理信息系统Cyber Physical System)集成到一个统一的构架中。在生产过程中CONTROL ENGINEERING China版权所有,这就要求智能机器,存储系统和运营设备交互信息,并自动及时响应和控制。”这是官方工业4.0工作组在最终的报告中声明的内容,这就要求所有设备通过有效的网络进行横向集成,整个价值链形成一致的数字化工程,同时纵向集成并联网所有的生产系统。
        2014年的汉诺威展会上展示了对当下的流行词“工业4.0”的定义的各种尝试。如,来自于德国人工智能研究中心的Wolfgang Wahlster教授在开幕式上谈到:“物联网正在走向工厂。工厂中的所有部件之间的无线通讯可以实现在工业4.0框架下的工厂的分布控制。”


EtherCAT技术协会执行董事Martin Rostan

        无线通讯是实现工业4.0的先决条件?无线厂商一定非常开心,他们希望再次挑起像2006年时关于无线的热门话题,虽然当下已经不再那么受关注。同时,因为实际上网络信息安全是实现物理信息系统的前提条件CONTROL ENGINEERING China版权所有,所以信息安全相关的机构也非常欢迎工业4.0—毕竟缺少IT信息安全将阻碍该项新技术的实现。
        但是,是否可以将流行词“工业4.0”适应当下德国的机器设备制造商呢?是的,如果您能理解工业4.0是IT世界和生产的融合的话,即是用IT技术解决来自于生产面对的挑战。
        EtherCAT以其经典而实际的方式实现了IT与生产的融合:一致的基于以太网的纵向和横向通讯、具有制造生产现场要求的硬实时性能——同时它简单易用。
        EtherCAT自动化协议(EtherCAT Automation Protocol)为产线上的机器与计划/管理系统间的一致性连接提供了通讯方案,从而IT世界可以管理每一个不同工件的生产而无需任何手动配置工作。
        EtherCAT设备协议完美结合了以太网和现场总线技术的优势:以太网的带宽资源和现场总线系统的简单易用及成本优势。因为EtherCAT独特的运行机制,协议帧在高速传输时被处理CONTROL ENGINEERING China版权所有,因此EtherCAT实现了突破性的性能,极短的循环时间和高性能表现,并被认为是目前最快的工业以太网方案。采用EtherCAT就可以将基于现代PC控制技术的优异的运算能力充分应用到机器控制或者工厂控制中。
        关于基于PC的控制:基于PC的控制技术获得的突出优势使得IT技术和生产应用的结合是大势所趋。而EtherCAT的性能优势不是其有效促进PC控制的唯一因素:EtherCAT是唯一一个主站采用标准以太网硬件、通过软件实施,且提供硬实时性能的工业以太网技术。因此每一个工业PC(嵌入式或非嵌入式)都是一个EtherCAT控制硬件平台。
        很多机器制造商和工厂对于IT世界融入生产有复杂心理:一方面他们欢迎IT技术,但另一方面他们不希望IT部门用IT的规则和流程影响生产制造部门。然而如果实施了使用交换机、基于IP协议的工业以太网解决方案,恐怕就无法阻止IT部门进入生产制造部门。
        而EtherCAT作为以太网现场总线并无需交换机及相关配置工作www.cechina.cn,或者任何基于TCP/IP的通讯CONTROL ENGINEERING China版权所有,因此也无需在每一个设备上实施IP和MAC地址及配置工作等。IT协议仍然保留在需要它们的地方并发挥它们的优势。
        关于分布式控制和集中式控制的老话题因为工业4.0又流行起来。除了高性能CPU外,高速的总线系统也是实现功能强大的中央控制技术的重要前提。如果一个总线不能提供这样的性能,则不得不将高速的控制环分配给分布式控制,因此采用这种低效总线的供应商通常热衷推销分布式的控制方式。
        此外,EtherCAT支持与无线设备的集成。同时EtherCAT出色的技术性能相对无线协议没有任何限制,且无线连接的网段不会影响与其他方通信。
        因此,EtherCAT为下一代工业革命做好准备了吗?当然,虽然这也许更像是一种发展而非革命,并且很大程度上已经成为现实。
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