以太網(wǎng)增加了工業(yè)系統(tǒng)中決定論的影響力

有一段時(shí)間，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的決定論主要是協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)和數(shù)控風(fēng)格的應(yīng)用。 1 它人們普遍認(rèn)為，在石油和天然氣，風(fēng)力發(fā)電，甚至某些類型的制造業(yè)等領(lǐng)域的核心應(yīng)用，絕不會(huì)真正要求決定論能夠提供明顯的效率提升。

為什么決定論曾經(jīng)是僅限于少數(shù)應(yīng)用

這種假設(shè)的原因是什么？對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，以太網(wǎng)速度可以持續(xù)數(shù)十年的增長(zhǎng)，以及逐步用基于以太網(wǎng)的協(xié)議替代串行網(wǎng)絡(luò)（例如，Modbus ? TCP，EtherNet / IP ?和PROFINET ?）意味著自動(dòng)化和控制系統(tǒng)不斷變得更快，并獲得更多帶寬。從這些轉(zhuǎn)變中獲得的收益足以使確定性的好處在相比之下成為次要的。

在標(biāo)準(zhǔn)（IEEE 802.3以太網(wǎng)）中確保確定性的實(shí)際問題 - 或者更確切地說(shuō)，阻礙 - 最初沒有包含它。盡管以太網(wǎng)的帶寬始終高于半雙工和固有的確定性串行連接，如RS-232和RS-485，但在20世紀(jì)90年代編碼全雙工交換式以太網(wǎng)和商業(yè)開發(fā)之前，其響應(yīng)的時(shí)間框架是不可預(yù)測(cè)的。工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議。

像PROFINET這樣的協(xié)議象征著以太網(wǎng)解決方案如何解決工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的確定性和易于實(shí)施的問題。 PROFINET實(shí)際上定義了針對(duì)不同響應(yīng)范圍設(shè)計(jì)的三種協(xié)議，從100 ms到小于1 ms。 2 為了實(shí)現(xiàn)差異化，它繞過(guò)標(biāo)準(zhǔn)TCP / IP（適用于三層中要求最低的）處理工作負(fù)載需要實(shí)時(shí)或同步的實(shí)時(shí)性能以適應(yīng)更快的周期時(shí)間。

PROFINET也是一種開放式協(xié)議，盡管許多供應(yīng)商已經(jīng)為自己的目的進(jìn)行了修改。與EtherCAT等替代產(chǎn)品一樣，它承諾在現(xiàn)有系統(tǒng)中進(jìn)行相對(duì)簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)高效的集成，并在應(yīng)用層進(jìn)行大部分更改。此外，大型供應(yīng)商生態(tài)系統(tǒng)有助于整體實(shí)施。這些優(yōu)勢(shì)以及以太網(wǎng)的一般發(fā)展使得實(shí)現(xiàn)確定性不僅在以運(yùn)動(dòng)為中心的體系結(jié)構(gòu)中變得越來(lái)越可行，而且在諸如PLC系統(tǒng)之類的更簡(jiǎn)單的事情中也越來(lái)越可行。

以太網(wǎng)如何實(shí)現(xiàn)更廣泛的使用決定論

或許具有諷刺意味的是，以太網(wǎng)是一種不確定的標(biāo)準(zhǔn)，為各種工業(yè)系統(tǒng)的決定論鋪平了道路。它仍然很快，可以長(zhǎng)距離使用，并且能夠在單根線上傳輸多種類型的數(shù)據(jù)。重要節(jié)點(diǎn)不再需要如此緊密地定位在一起以確保準(zhǔn)時(shí)交付，就像某些專有現(xiàn)場(chǎng)總線的情況一樣。布線也得到了簡(jiǎn)化，使得通過(guò)以太網(wǎng)確定性更具吸引力，因?yàn)樗兄诤?jiǎn)化管理和成本。

“此功能過(guò)去僅存在于獨(dú)立解決方案中，例如功能安全，狀態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，“ 1 EtherCAT技術(shù)集團(tuán)的Joey Stubbs在2012年告訴 Automation World 。”對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，這會(huì)降低成本并減少編程工作量，同時(shí)增加整個(gè)系統(tǒng)的診斷功能?，F(xiàn)在，這些子系統(tǒng)可以簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)為主控制器中的軟件模塊，并且可以自由地傳遞所有變量，診斷和狀態(tài)，而不是為每個(gè)子系統(tǒng)分別提供單獨(dú)的硬件附件?！?/p>

當(dāng)然，將確定性添加到網(wǎng)絡(luò)可能會(huì)產(chǎn)生互操作性和通信的復(fù)雜性，因?yàn)榱硪粚诱诒惶砑拥交綯CP / IP中，而PROFINET則用于其更高性能的協(xié)議。制造商必須確保他們使用滿足其特定業(yè)務(wù)要求的以太網(wǎng)解決方案供應(yīng)商。確定性可以在許多系統(tǒng)中產(chǎn)生顯著的增益，并且它們可以在應(yīng)用程序的整個(gè)生命周期中真正累加。