工业以太网解决方案的原因和方式

世界各地的制造工厂现在都依靠以太网解决方案来实现工业应用所需的实时性能和耐用性。与传统现场总线相比，以太网提供更快的速度，更好地处理大量数据，并最终通过卓越的能源效率和更高效的设备节省更多成本。它还可以作为单一的网络技术，将工厂车间的自动化连接到控制工厂车间的企业 IT，从而简化整体网络设计，同时提高性能。

以太网在制造业中为什么以及如何如此出色地工作？它的崛起背后有很多原因，但需要注意的一些原因包括：

大多数工业以太网现在都以全双工运行，以避免冲突。虽然在半双工中可能发生冲突，但在冲突与帧的比率超过某个阈值之前，它们可能不是问题。尽管如此，全双工仍可完全避免碰撞。

与工业以太网的其他流行环境（如风电场以及石油和天然气精炼厂）一样，工厂通常受到恶劣环境和操作条件的影响。运营商必须考虑振动、颗粒物和极端温度，他们可以通过在自动化和控制系统中使用工业以太网电缆和连接器来实现这一点。

工业以太网为拓扑和协议提供了多种选择。工厂可以移出主导商用以太网的星形拓扑结构，例如，使用环形拓扑来实现冗余和快速恢复。此外，EtherNet/IP 和 EtherCAT 等协议涵盖了广泛的用例和系统设计。

本系列将介绍工业以太网对制造业的好处，首先将探讨为什么以太网已成为厂内自动化的可行选择。从那里开始，我们将考虑以太网和Wi-Fi如何帮助工厂走向物联网，然后讨论如何在整个工厂中实施围绕EtherNet/IP构建的网络。

以太网在自动化领域的过去和未来：标准化和性能决定成败

以太网的开发始于几十年前，该技术培养了强大的制造商基础，以推动快速发展的产品生态系统。随着以太网性能的提高，速度和成熟度的结合使以太网成为为基于串行的接口构建的协议的越来越可行的替代品。

例如，考虑开发控制器和交换机以支持基于以太网的自动化系统。今天的芯片可以使用实时操作系统进行修改以支持确定性处理，而其I / O控制器设置为与任何工业自动化协议配合使用，从EtherNet/IP到Modbus / TCP。

这些产品表明了工业以太网在现代制造工厂中可以做什么。可以优化周期响应时间，同时可以防止不必要的断开连接。作为额外的好处，以太网社区中的供应商和标准机构通过自动化解决方案为解决挑战提供持续支持。

“以太网和无线都提供比大多数专用自动化网络更大的带宽，并且在很大程度上依赖于已建立的标准化组织和庞大的供应商基础进行持续开发，”3ARC咨询集团副总裁Chantal Polsonetti在2013年《自动化世界》的一篇文章中解释道。“特别是以太网已经显示出其在正确的时间将正确的数据可靠地传送到正确的位置的能力，而制造商则广泛应用无电缆无线仪器来解决业务挑战，从提高过程性能、可靠性和效率到符合政府指令。

以太网独特的性能特征也可作为集成到物联网中的自动化系统的基础。物联网的大部分承诺都基于使用实时数据和活动而不是历史信息来支持决策的概念。正如Polsnetti在她的文章中指出的那样，系统级别可以提高，克服机器和设备级别的限制。

在本系列的下一篇文章中，我们将回到我们在这里讨论过几次的主题，即工业以太网协议，如EtherNet/IP和PROFINET。不过，我们将研究如何在工厂中实施它们，而不是回顾它们的基本特征，特别是对于全厂自动化和创建服务于工程师和IT关键利益的融合网络。

审核编辑：郭婷