在工业自动化和控制系统中,运动控制应用要求极高的确定性,以确保位置保持、精确停止、适当加速减速以及其他任务的完成。标准的IEEE802.3以太网虽然改进了全双工交换和隔离冲突域,但它缺乏可预测性,并且TCP/IP协议栈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控制架构一直是运动控制解决方案中的常见选择。
然而,从EtherNet/IP到EtherCAT等以太网解决方案已经通过独特方式克服了这些不足。尽管工业以太网相较于其他替代技术仍有一些优势,但在运动控制领域还远未占据主导地位。接下来,我们将探讨三个原因说明它如何能够并且将会在未来几年的竞争中逐渐被接受:
融合而非增加复杂性
随着企业IT与工厂之间互联不断增强,系统变得越来越复杂。这通常涉及混合使用标准以太网和工业以太网与现场总线,如SERCOS1、PROFIBUS®、SafetyBUSp、DeviceNet等网络。此类网络不仅难以建立和维护,而且每个协议都需要各自的实施程序、安装人员和培训。而以太网提供了一种经济高效地融合不同网络到一个基础架构下的可能性,该架构布局更易于管理,并能适应未来需求。
确定性适用于运动控制应用
运动控制依赖于精确通信,这种精确性通过使用基于时隙的调度策略支持,每个设备都有一个与之通信时序表。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。
面向IIoT长期可行性的发展潜力
作为一种局域网技术,以太网经过多次发展,现在已完全有能力为IP核心驱动的大型机器人系统(IIoT)服务。在即将到来的改进如时间敏感型网络完善IEEE1588并支持网络融合的情况下,以太网正成为当前及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向IIoT转变,以太網优势持续提升。