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        2021 IAS展
        工業以太網

        單對以太網(SPE):在過程和工廠自動化中

          2021年01月14日  

          過程自動化中的應用

          盡管如今工廠自動化網絡主要基于以太網標準,但是在過程自動化領域中以太網的應用仍在發展中。為了啟用和解決工業4.0和工業互聯網的業務模型,Namur發布了開放式架構(NOA),該架構定義了跨云所有層的通訊概念。 Namur還發布了一篇論文,以確定過程自動化中的未來網絡將是具有以太網的IP網絡。 FieldComm小組與PI和ODVA共同組成了一個工作組,該工作組在很大程度上推動了IEEE的進步,并確定了他們的系統要求,以便快速應用于過程自動化領域。

          上圖顯示了過程工業中的不同區域,包括危險區域(如0區)中不同級別的本質安全和環路供電或單獨供電的設備。網絡本身使用眾所周知的支線和中繼拓撲,包括最多可為50個設備供電,每個設備的最大電流為500mA。此外,可以重復使用現有的電纜和設備,以減少系統設計和集成時間。因此,過程工業的重點是用APL不斷替換現有的現場總線設備。

          工廠自動化中的應用

          與過程工業不同,工業以太網是目前工廠自動化行業中的主導網絡。但是,這也將SPE的好處局限在更小的占地面積,更小的電纜重量,更長的電纜長度,更強的耐用性以及更易于通過一種工具環境進行安裝和維護。

          現在的挑戰是將這些優勢帶入已有的基于IP的網絡中,這些網絡已經支持許多的數據驅動業務模型。挑戰是多方面的,一些工業以太網標準在其規格中沒有10Mbit的傳輸速度,或者只是一開始包含在內。

          幾家傳感器制造商(作為APL用于過程自動化的主要驅動力)早在2007年就開始積極地根據IO-Link標準調整其需求。IO-Link支持參數化、診斷和完全集成到“工業4.0”生態系統中。但是,如果要在1000m的SPE上傳輸IO-Link數據幀,會將以前的點到點傳感器網絡轉換為一種現場總線。盡管有一些技術問題,但工廠自動化的一個關鍵點是可以從SPE技術中不斷受益。 PI、ODVA和IO-Link中的各個小組目前正在討論和評估這些應用案例以及潛在的集成場景。 IO-Link聯盟發表了一份白皮書,其中包含一些部署方案示例(IO-Link聯盟,2020年),在棕地中安裝的場景:

          上面的示例允許將IP67 SPE主站集成到IO-Link和二進制傳感器及設備的現有安裝中。白皮書中的提案將SPE主要用作IO-Link數據幀的傳輸介質。

          通過基于以太網的IO-Link適配器軟件,可以保持現有基礎設施和安裝處于活動狀態的設備,來維護數據格式,擴展使用范圍,體現SPE優勢。

          德國赫優訊參加了PI的幾個工作組,以促進有關PROFINET的SPE的發展。赫優訊還為IO-Link工作組做出了貢獻,該工作組評估了將兩種標準互補集成到現場中的收益和挑戰。在IEEE中,赫優訊參與有關802.3cg標準中未解決主題的討論,并且還參與有關SPE主題的ODVA的討論。赫優訊的目標是幫助構建遷移路徑,將SPE輕松集成到現有工業網絡系統中,并通過通訊技術和產品方面的能力來支持這一點。

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