在工业自动化和控制系统中,网络技术的竞争日益激烈,以太网、现场总线以及其他技术(如外围组件互连)都在争夺处理一些最苛刻工作负载的权力。运动控制应用要求确定性,即网络能够及时将工作负载传送至预定的节点,这对于保证位置保持至关重要,从而确保驱动器的精确停止、适当加速/减速以及其他任务。标准的IEEE802.3以太网从未达到这些要求,它缺乏可预测性,且TCP/IP堆栈并未针对实时流量进行优化。
尽管如此,从EtherNet/IP到EtherCAT等以太网解决方案通过其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有优势,但它在运动控制中还远没有占据主导地位。我们来探讨它如何能够并且将会在未来几年的竞争中越来越被接受的三个原因。
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。这通常意味着混合使用标准以太网和工业以太网与现场总线。此类网络复杂,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的基础架构,更容易布线,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,这种精确性通过基于时隙调度支持,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。
面向IIoT长期可行性的发展
作为一种局域网技术,以太网已经经过一系列发展,现在完全有能力为IP核心下的工业物联网服务。即将到来的改进,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。这并不意味着现场总线和PCI将消亡,只是随着自动化行业迈向IIoT,以太网优势将持续提升。