在本系列的第一部分中,我們深入研究了以太網在自動化行業中的突出地位,1與傳統現場總線相比,它有許多優勢。對于初學者來說,以太網解決方案提供了卓越的帶寬、能源效率和設備選項,所有這些都源于底層技術的靈活性、數十年的發展和成熟的供應商社區。
在本條目中,我們將介紹 EtherNet/IP,并研究如何在全廠自動化和控制系統中實施它。該標準基于以太網,與現有基礎設施基本兼容,這使其成為提高工廠性能同時簡化成本控制的主要候選者。
思科和羅克韋爾自動化公司 2011 年的聯合出版物解釋說:“使用開放式行業標準網絡技術(如以太網)的單一系統架構對于實現競爭激烈的制造環境所需的靈活性、可見性和效率至關重要。
EtherNet/IP 作為自動化的基礎:工廠車間和企業網絡的應用層協議
作為 2013 年 11 月移動、以太網和無線研究的一部分,控制工程對 200 名受訪者進行的一項調查發現,EtherNet/IP 是該組中使用最廣泛的工業協議,輕松領先于該領域的其他協議。3超過70%的受試者報告在其設施中使用了EtherNet/IP。
EtherNet/IP 的普及跨越了采礦和汽車制造等多個行業。特別是在全廠自動化中,EtherNet/IP 可以支持眾多應用的融合,同時確保實時性能。在整個工廠使用以太網,EtherNet/IP連接工業和辦公室通信。
EtherNet/IP 可以根據思科和羅克韋爾自動化的全廠融合以太網 (CPwE) 實施,CPwE 是一種用于工業網絡設計的參考架構。4其目的是通過面向設備運行的標準網絡服務,將工業自動化和控制系統應用程序與更廣泛的企業網絡集成。EtherNet/IP 支持這種安排。
在全廠范圍內實施 EtherNet/IP 時,網絡需要結構化,包括第 2 層和第 3 層多交換機層次結構,以及基于每個設備的功能及其可能具有的性能和可用性要求的區域分段。在最低級別,人們將擁有執行器,機器人等,驅動和批量控制等應用程序位于下一級,企業網絡位于最頂層。
深入研究這種EtherNet/IP設置的更精細功能,VLAN可用于分割工業和非工業流量,同樣,防火墻對于封鎖制造和企業區域也是必要的。此外,管理型工業以太網交換機為網絡提供必要的彈性、環路預防、組播管理、診斷和其他服務。千兆光纖上行鏈路和冗余路徑,以及基于工廠物理布局建模的邏輯拓撲,支持彈性網絡。
通過以太網/IP 實現全廠融合以太網實現的目標
經驗豐富的工廠操作員擁有豐富的資源來設置以太網/IP。此外,EtherNet/IP 利用標準的、未經修改的以太網技術簡化了這一過程。但是,CPwE的EtherNet/IP實施指南為企業提供了什么?
使用基于以太網的協議(如 EtherNet/IP)的根本優勢來自于以太網和 IP 技術的成本效益、靈活性和演進。使用現有技術實現分布式自動化的模塊化標準也存在類似的優勢。這些好處有助于解決以下問題:
系統維護:以太網是基于傳統的自動化和控制系統的良好替代方案,因為它更容易與企業集成,維護成本更低。此外,以太網和IP方面的人員和專業知識更容易獲得。
數據管理:使用基于以太網的協議可實現更好的可用性以及具有實時特性的性能。使用單一網絡可簡化跨多個應用程序和系統的數據管理。
與業務流程集成:工廠車間和企業系統之間的鏈接有助于更快速地做出決策。工廠特定的設計和廣泛的驗證確保了可靠性和可持續性。
歸根結底,使用以太網協議(如 EtherNet/IP)進行全廠自動化可以滿足確定性性能的要求,同時利用易于維護的以太網和 IP 標準。工業以太網在自動化行業中是可行的,因為這種功率和便利性的結合不斷推動它超越傳統現場總線的能力。
審核編輯:郭婷
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