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,试图处理那些对工作负载有着极端要求的任务。运动控制应用需要确定性,这是确保位置保持所必需的,同时也能保证驱动器的精确停止、适当加速/减速以及其他任务。标准的IEEE802.3以太网从未达到这些要求,它缺乏可预测性,TCP/IP的高度复杂性也未针对实时流量进行优化,因此现场总线和带有基于ASIC的PCI卡的PC控制架构一直是常见解决方案。
从EtherNet/IP到EtherCAT,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其他替代技术仍有一些优势,但它在运动控制中还远没有占据主导地位。在接下来的几年里,我们可以期待它会因为以下三个原因而越来越被接受:
融合而非增加复杂性
随着企业IT与工厂之间网络连接不断增多,系统变得更加复杂。这通常涉及将标准以太网和工业以太网与现场总线混合使用,如SERCOS1、PROFIBUS®、SafetyBUSp等,每种协议都需要各自实施程序、安装人员和培训。而且这种网络结构建立和维护成本高昂。相比之下,以太网提供了一种融合不同网络到一个经济高效基础架构上的可能性,该架构布局更容易,并获得供应商广泛支持。
确定性适用于运动控制应用
运动控制依赖于精确通信,这通过基于时隙调度支持,每个设备都有一个调度表来实现数据传输。但如果数据传输无法预测,则可能会丢失结果,因此需要确定性来保证环路稳定性。以太网能够支持工厂中苛刻需求中的某些情况,比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,以太网已经经历了发展过程,现在已完全有能力为IP核心下的工业物联网服务。此外,未来改进,如时间敏感型网络将完善IEEE1588并支持网络融合,将使得以太网成为当前和未来运动控制理想选择,而不是说现场总线或PCI将消亡,只是在自动化行业迈向IIoT期间,以太網優勢將持續提升。