以太網增加了確定性在工業系統中的覆蓋范圍

曾幾何時，工業網絡中的決定性主要是協調運動和CNC式應用的領域。1人們普遍認為，石油和天然氣、風力發電甚至某些類型的制造業等領域的核心應用永遠不會真正需要確定論所能提供的可證明的效率提升。

為什么決定論過去僅限于少數幾個應用程序

這個假設的原因是什么？對于初學者來說，以太網速度長達數十年的提高以及串行網絡逐漸被基于以太網的協議（例如，Modbus TCP，EtherNet/IP和PROFINET）取代，這意味著自動化和控制系統不斷變得更快，并獲得更多帶寬。這些轉變的收益足夠大，足以使決定論的好處相比之下顯得次要。

還有一個實際問題 - 或者更確切地說，障礙 - 確保最初不包含它的標準（IEEE 802.3以太網）的確定性。盡管以太網始終比半雙工和固有的確定性串行連接（如RS-232和RS-485）具有更高的帶寬，但在1990年代全雙工交換以太網的編碼和商業工業以太網協議的發展之前，其響應時間是不可預測的。

像PROFINET這樣的協議象征著以太網解決方案如何解決工業網絡中的確定性和易于實施的問題。PROFINET實際上定義了三種協議，用于不同的響應范圍，從100毫秒到小于1毫秒。2為了實現差異化，它在處理需要實時或常時等量實時性能以縮短周期時間的工作負載時繞過標準 TCP/IP（適用于其三層中要求最低的）。

PROFINET也是一個開放協議，盡管許多供應商為了自己的目的而修改了該協議。與EtherCAT等替代品一樣，它承諾相對容易且具有成本效益地集成到現有系統中，大部分更改都在應用層進行。此外，大型供應商生態系統有助于整體實施。這些優勢以及以太網的總體發展使得實現確定性不僅在以運動為中心的架構中越來越可行，而且在更簡單的架構中也越來越可行，例如PLC系統。

以太網如何更廣泛地使用確定性

也許具有諷刺意味的是，以太網，一種非確定性標準，為各種工業系統的確定性鋪平了道路。盡管如此，它仍然速度快，可以長距離使用，并且能夠在單根線上傳輸多種類型的數據。重要的節點不再需要像一些專有的現場總線那樣緊密地放置在一起以確保準時交付。布線也得到了簡化，使得通過以太網的確定性更具吸引力，因為它有助于簡化管理和成本。

“此功能過去僅存在于功能安全、狀態監測和數據采集系統等獨立解決方案中，”1EtherCAT技術集團的Joey Stubbs在2012年告訴Automation World。“對于用戶來說，這降低了成本并減少了編程工作量，同時提高了整個系統的診斷能力。現在，這些子系統可以簡單地作為主控制器中的軟件模塊實現，并且所有變量、診斷和狀態都可以自由通信，而不是為每個子系統提供單獨的硬件附加組件。

當然，為網絡添加確定性可能會給互操作性和通信帶來復雜性，因為另一個層正在添加到基本的TCP / IP中，就像PROFINET用于其更高性能協議一樣。制造商必須確保他們與滿足其特定業務需求的以太網解決方案供應商合作。確定性可以在許多系統中產生顯著的收益，并且可以在應用程序的整個生命周期中真正累積起來。

審核編輯：郭婷