玛雅娱乐银商: 工业4.0愿景下,以太网多协议并存的瓶颈怎么破?

2018-07-20 12:59:24 来源:EEFOCUS
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玛雅娱乐吧手机安卓版 www.h0o9n.com.cn 目前,全球工业制造业发展的整体主流趋势是自动化、智能化。在此趋势引导下,一系列工业智能化、自动化设备产业市场迅速扩大。一个完整的工业智能化、自动化解决方案包括了PLC、系统控制软件、工业机器人等若干不同的设备,而这些组成部份都需要工业以太网相联,构成统一整体。高性能、工厂设备和IT系统集成,以及工业物联网的需求驱动促进了工业以太网的增长。据HMS发布2017年工业网络市场份额报告显示,工业以太网的增长速度比往年更快,增长率为22%。

 

多协议并存瓶颈的现实困局

按照HMS的数据,工业以太网现在占全球市场的46%(而去年为38%),庞大的市场为众多通信协议组织蜂拥而入期待占据一席之地,包括 EtherNet / IP和PROFINET、EtherCAT、Modbus-TCP和Ethernet POWERLINK,等等。但在工业物联网(IIoT)或工业4.0的背景下,许多工业自动化技术供应商和制造商都期待独立于制造商的开放式通信平台,期望在系统范围内实现越来越多的自动化流程。

 

为此,自动化必须考虑到IT系统对于开放数据访问的需求,以及工业控制系统的实时要求。以太网和工业以太网已经在这方面发挥了重要作用。相较于传统现场总线,这一网络技术具有诸多优势,比如在共享传输介质上高效同步地传输大量数据。

 

面对工业4.0时代逐渐走进,工业领域面临越更快的工业迭代周期,要求企业要有更低的产品更新时间,更高的产品技术;更加柔性化的产品设计,满足定制化的生产、变化的市场需求;更高的产品质量要求,要求生产过程的实时监控,及时的得到质量数据反馈并作出相应的反应与决定;更高的生产效能,更高资源和能源的利用率将会成为未来企业竞争的关键因素;以及更重要的一点如何能保证信息安全。

 

这对企业而企业对于工业通讯的未来需求也将随着市场竞争、挑战的提升向着这几个方向发展:更高带宽,现在的通讯已经达到了100Mbps,未来的工业通讯可以应用更高的带宽,并且拥有确定的拓展性;基于IP标准的通信大幅度增加,兼容性更强实现多协议共存;配置灵活,工业以太网将能够自动分配链接设备名称个IP地址。

 

山不过来我过去,实时交换解决多协议并存困境

作为高性能模拟技术提供商,ADI一直非??粗毓ひ涤τ迷谄湟滴癜蹇橹械闹匾?,加强工业物联网应用领域布局上不遗余力,2016年宣布收购Innovasic这家以确定性以太网半导体和软件解决方案著称的企业,正是看重该公司所掌握的一整套多协议工业以太网解决方案,为ADI适用于工业自动化和工业物联网的智能自动化解决方案产品组合增添了关键的配套技术。

 

特别是该公司的fido5000/ fido5200以太网协议交换芯片是其重要资产,该芯片提供了两个以太网端口的实时以太网、多协议交换(REM)功能。从此,两个端口成为如今工业器件的标配,而未来的工业4.0应用必须支持各种常见的网络拓扑,如线状和环状拓扑以及星形拓扑。另外,它可以连接任何主机处理器,这让开发人员可以使用自己的处理器和他们首选的开发环境。

 

 

 

 

fido5200支持包括EtherCAT在内的各种主要工业以太网协议。

 

REM芯片和处理器之间通过内存总线进行通信,以实现高性能、低延迟/低抖动的工业以太网。内存总线还提供了采用PriorityChannel®技术的主控接口。这一过滤技术由ADI开发,采用软件和硬件功能。它确保来自以太网的关键数据得到及时处理,而不受协议和网络利用率的影响,因此避免了非时间关键型数据流量的干扰。这意味着,来自实时通道的数据会优先于普通网络数据得到处理。

 

ADI公司PriorityChannel技术的概念

 

除了交换功能之外,fido5000还具有强大的定时器控制单元(TCU)。TCU设计用于实现各种工业以太网协议的同步机制。通过四个专用输出或四个通用输入/输出,可以实现输入捕捉等其他功能,也可以输出任何方波信号。这些端口均直接与同步时间同相。例如,它能以64位分辨率对四个输入端中任何一处的边沿到达加盖时间戳。在输出端,任何数字信号模式都可以与网络时间同步输出。这意味着可以将用户的应用与网络时间同步,周期时间甚至低至不到31.25μs。

 

但fido5000的功能还不仅限于此——该芯片已经为未来做好了准备!fido5000支持时间敏感型网络(TSN)。未来基于TSN的工业以太网应用的需求将能够满足运动控制或安全等应用非??量痰氖凳币?。TSN是由IEEE 802.1工作组定义的一组标准。它兼容现有的标准以太网技术。实际上,TSN定义了交换式以太网网络中用于时间控制数据路由的第一个IEEE标准。因此,IEEE 802系列标准中的确定性实时通信可以通过为几个网络组件上消息路径生成的公共时基和时间表来实现。

 

除了纯REM交换机芯片fido5000,ADI还利用fido5000提供了一个完整的解决方案,称为RapID平台。RapID平台实现了所有常见的工业以太网协议,可轻松集成到非以太网现场设备中。这使得现场设备能够满足工业4.0应用的要求。常见工业以太网协议的实现均已经过预先认证。RapID平台另一个有趣的功能是动态集成的Web服务器。通过此功能,用户可以读取并修改网络参数,以及用非常简单的方式输入和输出数据。

 

本文总结:

目前,世界各地的制造工厂都依赖以太网解决方案来满足工业应用对实时性能和耐用性的要求。与传统现场总线相比,以太网能提供更快的速率,能更好地处理大批量数据,最终还能通过卓越的能效比和更加高效的设备节省更多开支。以太网还能单挑重任,作为唯一的组网技术,把车间的自动化系统连接到用于控制车间的企业IT系统——在提升性能的同时简化网络的整体设计。

 

在工厂里,以太网的优势始终都是其熟悉度和灵活性——它可以把工业和办公网络统一起来,并且在带宽等关键领域超过现场总线,还直接支持TCP/IP。随着多协议交换功能的实现以及时间敏感型网络(TSN)一类的项目的持续发展不但会扩大以太网在自动化行业的运用范围,同时还能进一步提高工厂的效率。           

 

 
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