社会中的以太网与can总线结合运动控制的三个关键点分析

本站原创 2024-12-30 学术交流 0

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提出最苛刻要求的任务。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，它们通过独特的手段克服了这些缺点。尽管工业以太网相较于别的一些替代技术还有一些优势，但在运动控制中它仍然远没有占据主导地位，我们来看看它能否和将会如何在未来几年的竞争中越来越被接受。

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，这通常涉及将标准以太网和工业以太网与现场总线混合使用。这样的网络很难建立和维护，每个协议都需要各自实施程序、安装人员和培训。而以太网提供了一个经济高效且易于布局基础架构，可以融合不同网络，如用于运动或安全通信等，使其更容易获得供应商支持，并适应未来需求。

确定性适用于运动控制应用

运动控制依赖于精确通信。这一精确性可以通过基于时隙调度支持，每个设备都有一个与之通信时间表。但如果数据传输变得不可预测，就可能丢失结果，因此需要确定性来保证环路稳定性的实现。在某些情况下，以太网可以支持工厂中苛刻应用，如直接集成英特尔芯片内加速器电路实现IEEE1588，在EtherNet/IP中提供强制确定性的一种机制，或是EtherCAT高速实时处理作为另一种实现始终如一性能的手段。

面向IIoT长期可行性

由于传统现场总线组件制造规模小，而PCI正逐渐成为过时工业标准架构，以太网经过发展，现在已经完全有能力为IP核心下的工业物联网服务。即将到来的改进，将完善IEEE1588并支持网络融合可能性，也使得以太网成为当前和未来运动控制理想选择。这并不意味着现场总线或PCI会消亡，只是在自动化行业迈向IIoT的情况下，以太网的优势将持续提升。

参考文献：