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产品聚焦:工业以太网协议

作者:Dick Johnson, Control Engineering 特约编辑2008.09.29阅读 4820

  用户对更广泛的实际应用领域和更强的环境适应能力的要求促进了工业以太网协议的发展。

  啊,数字时代来临了!仅仅过了那么几十年,控制工程师们就开始用数字协议来代替传统的4-20mA模拟控制系统协议了。数字信号控制的优点是毋庸置疑的——确定性、接线简化、速度更快、以及可以对设备进行远程调试或故障检查的能力,等等。这些优点让数字控制的起步一帆风顺,控制工程师们也开始着手尽快将其标准化。而应其需要,工业以太网协议也随之进化成符合数字控制要求的工具,并已适用于多种应用环境。
  根据5年前Reed Corporate Research的一项控制产品研究调查控制工程网版权所有,使用4-20mA标准的产品当时仍然占主导地位。但现在情况已发生了变化。在最近的一次调查中,有295个人回答了关于工业以太网协议的在线提问。由于以太网能有效地促进公司内部联系,因此无怪乎53%的受访者表示工程项目最需要工业以太网相关的专业人员,之后依次为IT信息技术人员(34%)、现场工程师(23%)、生产管理者(22%)以及处于第三梯队的用户/技术支持(8%)和测试工程师(8%)等。

  网络的使用
  控制工程师们将以太网运用于现场的各个

领域(请见左图)。图上的数据显示与2006年进行的一次调查基本吻合,只有一个明显的区别:用于商业管理的以太网最近几年来已经快速普及开来,日常生产的各级管理层间的信息互享已成为全球经济中跨国运作的基础条件和标志之一。
  以太网协议用户主要分布在以下应用领域:监控或数据采集(78%)、控制(68%)、制造层的运营或执行(63%)、企业层的运营(58%),以及较低端的I/O(48%)、传动机构(37%)和传感器(24%)。在控制系统领域,工业以太网络的使用主要集中于逻辑控制方面(PC 89%、PLC 79%、可编程自动化控制器 66%),此外还有传感器方面(视觉系统 37%、温度传感器/转换器 18%、流量传感器/转换器 17%)以及传动装置(例如开关阀 18%和控制阀 14%)。  


根据回复的统计来看,监控和数据采集系统(SCADA)显然是以太网现场应用中
最常用和重要的一项,比排名第二的诊断、测试和维护多出接近一半的选票。

  最常用的协议
  根据调查反馈,最常用的十大工业以太网协议依次是:
  ■  TCP/IP (本国内)—95%
  ■  EtherNet/IP—88%
  ■  Modbus TCP—81%
  ■  UDP (本国内)—79%
  ■  Fieldbus Foundation High Speed Internet (HSE)—43%
  ■  EtherCAT—41%
  ■  SERCOS III—38%
  ■  Profibus Profinet—36%
  ■  CC-Link IE (Gigabit Ethernet)—31%
  ■  Ethernet Powerlink—27%
  其他的协议包括VARAN(通用自动化随机接入网络)、Japan Electrical Manufacturers Association的FL-net (OPCN-2)、synqNet、Mechatrolink III,以及SafetyNet。请参阅本文后的包括十大协议在内的产品目录。
  所有这些协议都是符合标准的www.cechina.cn,大部分出自于各大公司之手。这一点在下图所示的理想的工业以太网协议所应具有的特征清单中表现得相当明显。
  在被问及的34个特征选项中,高速能力(66%)被列为最为重要的特征。紧随其后的依次是设备的可用性(65%)、可升级性(60%)、可使用商业以太网现货的能力(60%),以及用于自动化控制应用的能力(60%)。  


  受访者选择的“非常重要”的特征中,前七项的数量非常接近,第七项仅比第一项少7个百分点。

  这前五项的排名情况与2006年的调查结果基本一致,只有一项例外:采用10/100 base的T/TX以太网介质的重要性由第五降到了第十;而取代它位置的则是数据传输到更高级系统的简便性。这一变化说明以太网协议正在向更广泛也更复杂的企业级系统中渗透。
  调查结果显示,92%的受访人已经在工厂级系统上开始使用以太网。而剩余的8%虽然还没开始CONTROL ENGINEERING China版权所有,但也已经在计划中了。在这一部分的受访者中,有59%表示将在来年启动计划,其余的41%也都表示将在13-24个月内正式开始动作。
  而使用以太网的控制系统对我们来说已经不能算稀罕玩意了。在控制行业的受访者中有17%表示已经使用这类系统10年甚至更长时间了,其中很多可能不是独立的系统,而是其使用的DCS为主的控制系统的一部分。DCS,众所周知CONTROL ENGINEERING China版权所有,在使用以太网方面控制工程网版权所有,已经有了很长一段历史了

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