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,试图处理一些最苛刻要求的工作负载。运动控制应用要求确定性,以保证位置保持,这是确保驱动器精确停止、适当加速/减速以及其他任务必需的。标准的IEEE802.3以太网从未达到这些要求,即使全双工交换和隔离冲突域淘汰了过时的CSMA/CD数据链路层,它仍缺乏可预测性。此外,典型堆栈中的TCP/IP高度复杂性并未针对实时流量的可靠传送进行优化。
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运动控制解决方案。从EtherNet/IP到EtherCAT等以太网解决方案以其独特方式克服了这些缺点。尽管工业以太网相较于别替代技术还有一些优势,但在运动控制中还远没有占到主导地位。我们来看看它能够并且将会在未来几年的竞争中越来越被接受的三个原因。
融合而不是增加复杂性
随着时间推移,企业IT与工厂之间互联不断增加,将标准以太网和工业以太网与现场总线混合使用变得更加普遍。这样的网络很复杂,而且建立和维护也很昂贵,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,该架构布线更容易获得供应商广泛支持,并能适应未来要求。
确定性适用于运动控制应用
运动控制依赖于精确通信。这通过使用基于时隙调度支持,每个设备都有一个与设备通信调度表。但如果数据传输无法预测,则可能会丢失结果,因此需要确定性来确保环路稳定性。在某些情况下,以太网可以支持工厂中苛刻运动控制应用,如直接集成英特尔芯片内加速器电路在EtherNet/IP中实施IEEE1588,以强制确定性的一种常见机制。
面向IIoT长期可行性
作为一种局域网技术,以太網已经经过一系列发展鉴于传统现场总线组件目前制造规模较小,而PCI正面临逐渐成为过時工業標準架構風險之下,以太網已經完全有能力為IP核心工業物聯網提供服務即將到來改進(如時間敏感型網絡完善IEEE1588並支持網絡融合可能性)也使得乙 太網成為当前及未来的運動控製理想選擇,這并不意味著现场總線與PCI將會消亡,只是隨著自動化行業迈向IIoT,以乙 太網優勢將持續提升。