社会应用中的三大理由如何利用485协议和Modbus协议进行运动控制

我将重新表述上述内容,以第一个人称为“作者”的语气:

在工业自动化和控制系统中,运动控制应用对网络的要求极为苛刻。它们需要确定性,即网络能够及时传送工作负载至预定的节点,这对于保持位置精确是必不可少的。这也意味着驱动器的精确停止、适当加速/减速以及其他任务都必须得到保证。然而,标准的IEEE802.3以太网并未能完全满足这些要求,它缺乏可预测性。此外,TCP/IP协议栈虽然复杂,但并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的运动控制解决方案。不过,从EtherNet/IP到EtherCAT等以太网解决方案,它们通过独特的手段克服了这些缺点。尽管工业以太网相较于其他替代技术仍有一些优势,但它在运动控制中的地位还远没有稳固。我想探讨一下它如何逐渐被接受,以及三个主要原因。

首先,我们需要考虑的是融合而不是增加复杂性。在企业IT与工厂之间不断增长的人机交互中,我们经常看到标准以太网和工业以太网与现场总线混合使用。这导致了系统变得越来越复杂,并且建立和维护这样的网络成本高昂,每个协议都需要其特有的实施程序、安装人员和培训。而以太网提供了一种经济高效地将不同网络融合到一个基础架构下的可能性,该架构布线更容易,更受供应商支持,并能适应未来需求。

其次,以太网提供了确定性的优势,对于运动控制来说这是至关重要的一点。这种精确通信通过基于时隙调度来支持,每个设备都有一个与之通信的调度表。但如果数据传输变得无法预测,则可能会丢失结果,因此我们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的运动控制应用,比如直接集成英特尔芯片内加速器电路实现IEEE1588,如同一种强制确定性的机制。在EtherCAT中高速实时处理也是实现始终如一预测性能的一个例子。

最后,我想提到的第三个原因是面向IIoT(物联网)的长期可行性。作为一种局域网技术,以太網自诞生以来已经经历了一系列发展,现在已完全能够为IP核心导向工业物联网提供服务。不久前即将到来的改进,如时间敏感型网络,将完善IEEE1588并支持网络融合,使得以太網成为当前及未来运动控制理想选择,这并不意味着现场总线或PCI将消亡,而是在自动化行业迈向IIoT背景下,以 太網优势持续提升。

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