社会中的以太网运动控制应用总线分类解析

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最苛刻要求的任务。运动控制应用需要确定性,以确保网络能够及时将工作负载传送至预定的节点,这对于保持位置并确保驱动器的精确停止、适当的加速/减速以及其他任务至关重要。标准的IEEE802.3以太网虽然淘汰了过时的CSMA/CD数据链路层,但它缺乏可预测性。此外,TCP/IP堆栈中的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,它们通过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,它们在未来几年的竞争中尚未占据主导地位。

我们来探讨它能够并且将会被接受为三个原因:

融合而不是增加复杂性

随着企业IT与工厂之间互联不断增加,系统变得更加复杂。这通常涉及混合使用标准以太网和工业以太网,以及现场总线,如SERCOS1、PROFIBUS®、SafetyBUSp和DeviceNet等。这类网络很难建立和维护,而且每个协议都需要各自实施程序、安装人员和培训。相比之下,以太网提供了一种更经济高效地融合不同网络到基础架构上的可能性,该架构布线更容易,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进行通信的调度表。但如果数据传输变得不可预测,则可能会丢失结果,因此需要确定性来保证环路稳定性。在某些情况下,以太网可以支持工厂中苛刻需求,比如直接集成英特尔芯片内加速器电路实现IEEE1588同步,或是在EtherCAT高速实时处理中实现始终如一性能。

面向IIoT长期可行性的发展

作为一种局域网技术,以太网已经经历多次发展,并且已完全具备为IP核心下的工业物联网提供服务。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,只是随着自动化行业迈向IIoT,以 太 网 的 优势 将 持续 提升。

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