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博客: 单对以太网 — 不同方案中的系统采用情况

第 3 部分:流程自动化中的系统采用

虽然目前工厂自动化网络主要基于以太网标准,但以太网在过程自动化领域的应用仍在不断发展。为了应对并实现工业 4.0 和工业物联网的业务模式,Namur 发布了一个开放式架构(NOA),定义了跨所有层到云端的通讯概念。Namur 还发布了一份文件,确定未来的过程自动化网络将是以太网 IP 网络。FieldComm 小组与 PI 和 ODVA 组成了一个小组,在很大程度上推动了 IEEE 的进展,并确定了他们的系统要求,以便快速应用到现场。

图中显示的是加工厂中的不同区域,用于处理不同级别的本质安全和危险区域(如 0 区)中的环路供电或单独供电设备。网络本身采用众所周知的支线和干线拓扑结构,可为多达 50 台设备供电,每台设备的电流最高可达 500 mA。此外,还可以重复使用现有的电缆和装置,从而减少系统设计的工作量和集成时间。因此,流程行业的重点是不断用 APL 替代现有的现场总线装置。

工厂自动化系统的采用

与流程工业相反,工业以太网是工厂自动化行业的主流网络。然而,这也限制了 SPE 在过程自动化行业中的优势,即:占地面积更小、电缆重量更轻、电缆长度更长、更坚固耐用、更易于通过一个工具环境进行安装和维护。

现在的挑战是如何将这些优势引入现有的基于 IP 的网络,因为这些网络已经支持当前许多数据驱动型业务模式。面临的挑战是多方面的。有些工业以太网标准的规格中没有 10Mbit 传输速度,或者刚刚开始涉及 10Mbit 传输速度。

作为过程自动化 APL 的主要推动者,几家传感器制造商早在 2007 年就开始积极调整 IO-Link 标准中的需求。IO-Link 支持参数化、诊断以及与“工业 4.0”生态系统的完全集成。然而,在 1000 m 长的 SPE 上传输 IO-Link 框架将把以前的点对点传感器网络转变为一种现场总线。需要进行定位讨论,以解决和避免混淆。尽管存在这些技术问题,但工厂自动化的一个关键问题是哪些用例可从 SPE 中受益。目前,PI、ODVA 和 IO-Link 的多个小组正在讨论和评估这些用例和潜在的现场集成方案。IO-Link 协会发布了一份白皮书(IO-Link Consortium, 2020),其中提供了几个部署方案实例,并选取了一些棕地安装的样本:

IO-Link 生态系统中的 SPE 安装(来源:IO-Link Consortium 2020)

该示例可将 IP67 SPE 主站集成到 IO Link 和二进制传感器和设备的现有安装中。白皮书中的建议主要将 SPE 作为 IO-Link 帧的传输介质。

将 IO-Link 数据集成到以太网硬件和数据报中(来源:IO-Link Consortium 2020)

通过基于软件的以太网到 IO-Link 适配器,可以保持数据格式,并通过保持现有基础设施和装置的活力,使用范围扩展和其他 SPE 优势。

赫优讯参加了 PI 的多个工作组,为 PROFINET 的 SPE 讨论做出了贡献。我们还参与了 IO-Link 工作组的工作,评估将两种标准互补整合到现场的好处和挑战。在 IEEE,我们分享 802.3cg 标准中剩余开放主题的讨论,并参与 ODVA 关于 SPE 主题的讨论。我们的目标是帮助建立一条将 SPE 低成本集成到现有系统中的迁移路径,并利用我们在通讯和产品方面的能力为此提供支持。

参考资料

‌IO-Link Consortium (2020),Gringauz、Moritz、Lindenthal、Witte;单对以太网传输的 IO-Link 扩展概念研究(白皮书)

相关链接

了解有关 SPE 的更多信息,请参阅 Niels Trapp 编写的白皮书!单击链接下载。

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关于单对以太网的系列博客第四部分:要解决系统采用、标准集成和在相关用例中发挥优势等方面的公开问题,业界还有很多工作要做。SPE 前景如何?

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