社会中的现场总线技术解析为什么以太网在运动控制中占据重要地位

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)一直是竞争对手,共同争取处理那些极为苛刻要求的工作负载。运动控制应用需要确定性,即确保网络能够及时将工作负载传送至预定的节点,这对于保持位置的准确性至关重要,从而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以太网从未满足这些要求。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,但它仍然缺乏可预测性。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,它们以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还有一些优势,但在运动控制中还远没有占据主导地位。我们来看看它如何能并且将会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,并经常使用标准以太网和工业以太网与现场总线混合使用。这类网络很复杂,而且建立和维护成本高昂,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基础架构,可以轻松布局获得供应商广泛支持,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,这种精确性通过基于时隙调度支持,每个设备都有一个与其通信调度表计算出它们各自时间戳。但如果数据传输不可预测,将可能丢失结果,因此需要确定性的稳定环路。

面向IIoT长期可行性

作为一种局域网络技术,以太网已经经过一系列发展,而鉴于传统现场总线组件制造规模小且PCI逐渐成为过时工业标准架构,以太网已经完全有能力为IP核心下的工业物联网提供服务。在即将到来的改进,如时间敏感型网络完善IEEE1588并支持网络融合可能性之后,以太网将继续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,只是随着自动化行业迈向IIoT,以 太 网 的 优势 将 继续 提升。

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