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社会中的以太网通信可以用于运动控制的三个原因详解

在工业自动化和控制系统中,以太网、现场总线以及其他技术(如外围组件互连)竞相争夺,用于处理一些最苛刻要求的工作负载的权限。运动控制应用要求确定性,这是确保位置保持所必需的,同时也会确保驱动器的精确停止、适当的加速/减速以及其他任务。标准的IEEE802.3以太网从未达到这方面的要求,尽管全双工交换和隔离冲突域淘汰了过时的CSMA/CD数据链路层,但它还是缺乏可预测性。此外,典型堆栈中的TCP/IP并未针对实时流量进行优化。

因此,现场总线以及带有基于ASIC的PCI卡的PC控制架构一直是常见的一种运动控制解决方案。从EtherNet/IP到EtherCAT等以太网解决方案,它们以独特方式克服了这些缺点。尽管工业以太网相较于别的一些替代技术还有一些优势,但在运动控制中,它们还远没有占据主导地位。

我们来看看它们能够并且将会在未来几年的竞争中越来越被接受的一个重要原因:融合而不是增加复杂性。在时间推移过程中,由于企业IT与工厂之间网络不断扩展,导致系统变得更加复杂,并且往往需要将标准以太网和工业以太网与现场总线混合使用。这类网络很复杂,而且其建立和维护成本高昂,每个协议都需要各自实施程序、安装人员和培训。而以太网提供了一种将适用于运动、安全等不同网络融合到经济高效基础架构上的可能性,该架构布局更容易获得供应商广泛支持,并能适应未来需求。

第二个关键因素是确定性对于运动控制应用至关重要。这一精确通信依赖于使用基于时隙调度策略,每个设备都有一个与之通信调度表。此外,如果数据传输变得无法预测,则可能会丢失结果,因此需要确定性的保证环路稳定性。

最后,与IIoT长期可行性的相关联,以太网自作为一种局域网技术问世以来已经经历了多次发展。鉴于传统现场总线组件制造规模较小,而PCI正面临逐渐成为过时工业标准架构风险,以太网经过不断发展,现在完全具备为IP核心基础设施服务能力,即将到来的改进,如时间敏感型网络,将完善IEEE1588并支持网络融合,使得以太網成為當前及未來運動控制理想選擇,這並不表示现场總線與PCI將會消亡,只是隨著自動化產業向IIoT發展,以網絡技術優勢將持續提升。

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