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自动化工业中的乙太网路(二) 全厂自动化的EtherNet/ IP
 

【作者: ADI】2018年05月11日 星期五

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在本系列文章的第一部份中,我们深入探索了乙太网路在自动化工业中的卓越性,其中包括了许多相对於传统现场汇流排(fieldbuses)的优点。对於初入门者而言,乙太网路解决方案提供了优越的频宽、能源效率、与装置选项这些都源自於基础技术的弹性、数十年的开发、以及成熟的供应商社群。


在本篇当中,我们将会探讨EtherNet/ IP并检视其要如何在全厂自动化与控制系统当中实现。该标准是以乙太网路为基础并且大部分相容於现有的基础架构,在增强工厂效能与精简成本控制方面来说,这个特点使其成为了首选。


「单一系统架构,使用开放式、工业标准网路技术例如乙太网路,对於在竞争激烈的生产环境中实现弹性、可见性、以及效率而言是至关重要的。」Cisco与Rockwell Automation的2011年联合出版中是如此解释的。


以EtherNet/IP为自动化基础

厂房与企业网路的应用层通讯协定

有一份针对200个受访者的控制工程调查中显示,乙太网路有部份是因为其具有机动性,以及2013年11月的的无线研究中都认为EtherNet/ IP是这个群组当中最广获使用的工业通讯协定,远远领先於其它现场的通讯协定。有超过70%的受访者回报在他们的工厂中所使用的是EtherNet/ IP。


EtherNet/ IP的受欢迎程度横跨了采矿业和汽车制造业等多个产业。特别是在工厂自动化方面,EtherNet/ IP能够支援众多应用装置的汇聚,同时确保即时的性能。在整个工厂中使用乙太网路,EtherNet/ IP将可以连结工业以及办公室的通讯。


EtherNet/ IP可以依据Cisco与Rockwell自动化的汇聚式全厂乙太网路(CPwE),这个工业网路设计的叁考架构来加以实现。其专注重点是在於透过更广大的企业网路,经由朝向装置运作的标准网路服务来实现工业自动化与控制系统应用装置的整合。EtherNet/ IP可以实现这样的布局。


在实现全厂的EtherNet/ IP时,其网路必须要以layer 2与layer 3多重交换阶层组织加以结构化,并且依据每个装置的功能性还有它所应具有的性能与可使用性需求予以区域分割。在最底层的部份,可能会具有致动器、机器人等等,上一层则是驱动与批次控制的应用装置,而最顶层则是企业网路。


深入研究此EtherNet/ IP设定的更细项功能中,VLANs可以用来分割工业与非工业交流,而相类似的则是在封锁生产与企业区域时,防火墙将会是必要的。此外,受到管理的工业乙太网路交换器可以为网路提供基本的弹性、??路预防、多点传送管理、诊断、以及其它服务。十亿位元光纤上行链路以及冗馀路径,还有依据工厂物理布局建模的逻辑拓??都支援弹性网路。


利用EtherNet/ IP的汇聚式全厂乙太网路能够达成什麽

有经验的工厂操作员拥有可供设定EtherNet/ IP的丰富资源。此外,制程也会因为利用标准的EtherNet/ IP此未经修改的乙太网路拓??而获得??缓。但是由CPwE所指导的EtherNet/ IP实现方案究竟能够为企业带来什麽呢?


使用EtherNet/ IP之类以乙太网路为基础的通讯协定,其最基本的好处就是来自於成本效益、弹性、以及乙太网路与IP技术的演进。使用现有技术去实现分布式自动化的模组化标准也存在着类似的优点。这些好处有助於解决如下的难题:


**系统维护:乙太网路是一个以传统为基础、自动化与控制系统的良好替代方案,因为它比较容易与企业整合,而且在维护上成本较低。此外,乙太网路与IP方面的人员和专业知识也更容易获得。


**资料管理:使用以乙太网路为基础的通讯协定具有更高的可用性,并且具有即时特性的性能。使用单一网路可以简化横跨许多应用装置与系统的资料管理。


**与业务流程的整合:介於厂房与企业系统之间的联结可以促进更快速的决策制定。针对工厂的特定设计以及广泛的验证可以确保可靠度与耐用性。


最後,在全厂自动化方面使用EtherNet/ IP这类型的乙太网路通讯协定将可以在使用易於维护之乙太网路与IP标准的状况下符合对於决定性性能的需求。工业乙太网路在自动化工业方面是可行的,因为这种将能力与便利性的结合可以持续的推动其能力以超越传统现场汇流排。


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