【儀表網(wǎng) 行業(yè)科普】工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)正不斷發(fā)展以改善制造企業(yè)的運(yùn)營(yíng)效率，工業(yè)以太網(wǎng)在其中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。
 

　　自誕生以來(lái)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其在工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用一直在不斷發(fā)展和適應(yīng)。它們通過(guò)增值標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議和創(chuàng)新，幫助制造企業(yè)解決不同的工程需求。在采用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)行業(yè)的新解決方案后，它們擴(kuò)大了控制工程領(lǐng)域的創(chuàng)新機(jī)會(huì)。
 

　　01  工業(yè)通信是如何發(fā)展的？
 

　　50多年前，第三次工業(yè)革命之初，模擬電子技術(shù)向數(shù)字電子技術(shù)轉(zhuǎn)變，獲得了第一批通信標(biāo)準(zhǔn)的支持。例如，RS-232串行通信標(biāo)準(zhǔn)，提供了兩個(gè)設(shè)備之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸。隨著具有前瞻性思維的工業(yè)參與者接受這一轉(zhuǎn)變，他們開(kāi)始努力解決一些緊迫問(wèn)題，比如，使車間設(shè)備能夠遠(yuǎn)距離發(fā)送信號(hào)并相互通信。
 

　　為了滿足這些需求，在不到30年的時(shí)間里，隨著控制器局域網(wǎng)(CAN)系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)總線的推出，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)生了重大轉(zhuǎn)變。這些技術(shù)開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)更加復(fù)雜和相互連接的通信時(shí)代，從而導(dǎo)致了工業(yè)以太網(wǎng)的興起。
 

　　由于其無(wú)處不在的特性，工業(yè)以太網(wǎng)使更多的傳感器、控制設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能夠高速共享大量數(shù)據(jù)。它還具有效率、靈活性、遠(yuǎn)程訪問(wèn)、診斷和更快聯(lián)網(wǎng)等方面的潛在收益。得益于這些關(guān)鍵機(jī)遇，工業(yè)以太網(wǎng)成為幾乎所有工業(yè)應(yīng)用的基礎(chǔ)傳輸技術(shù)。2018年，在工廠自動(dòng)化領(lǐng)域新安裝的節(jié)點(diǎn)數(shù)量上，工業(yè)以太網(wǎng)超過(guò)了傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線。
 

　　02  工業(yè)以太網(wǎng)的未來(lái)趨勢(shì)
 

　　工業(yè)通信技術(shù)和工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展并沒(méi)有就此止步。隨著制造企業(yè)能夠通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)創(chuàng)建更多數(shù)字化和更先進(jìn)的自動(dòng)化設(shè)置，他們繼續(xù)推進(jìn)車間的發(fā)展，從而提出了新的要求。這些需求包括能夠在網(wǎng)絡(luò)上容納越來(lái)越多的設(shè)備，以更高的速度處理不斷增加的數(shù)據(jù)流量，提高準(zhǔn)確性和精確度，以及促進(jìn)不同供應(yīng)商之間的數(shù)據(jù)共享。
 

　　為了滿足這些不斷增長(zhǎng)的需求，工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展，提高了性能并融入了創(chuàng)新功能。雖然在過(guò)去，10 Mbps足以滿足網(wǎng)絡(luò)速度和帶寬需求，但它很快就被大多數(shù)應(yīng)用淘汰了，自動(dòng)化供應(yīng)商、專家和用戶開(kāi)始采用100 Mbps，甚至是1 Gbps。帶寬的增加對(duì)于支持開(kāi)發(fā)更具競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品以滿足日益增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型業(yè)務(wù)需求至關(guān)重要。
 

　　另一個(gè)重要趨勢(shì)是向開(kāi)放的、獨(dú)立于供應(yīng)商的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)轉(zhuǎn)變。以前，專有解決方案最常見(jiàn)。采用這些技術(shù)的用戶會(huì)發(fā)現(xiàn)自己被綁定到某個(gè)供應(yīng)商的生態(tài)系統(tǒng)中，很難集成不同制造商的設(shè)備，從而使其功能受限。因此，更具互操作性的替代方案越來(lái)越受歡迎。這些替代方案使系統(tǒng)集成商和最終用戶能夠靈活地選擇適合特定需求和預(yù)期應(yīng)用的自動(dòng)化產(chǎn)品。設(shè)備供應(yīng)商也從這一轉(zhuǎn)變中受益，因?yàn)樗麄冎С峙c更廣泛的設(shè)備兼容，并建立協(xié)同合作。
 

　　隨著控制工程和工業(yè)自動(dòng)化需求的不斷發(fā)展，以太網(wǎng)技術(shù)也在不斷發(fā)展，為成功的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)框架提供更高的速度、準(zhǔn)確性、互操作性和適應(yīng)性。隨著企業(yè)努力實(shí)施更智能的數(shù)字化制造實(shí)踐，對(duì)于控制工程領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)一步調(diào)整和創(chuàng)新變得非常必要。
 

　　這種高度互聯(lián)的IIoT裝置的愿景，可以通過(guò)時(shí)間敏感型網(wǎng)絡(luò)(TSN)實(shí)現(xiàn)，TSN是IEEE 802.1規(guī)范定義的以太網(wǎng)功能的最新擴(kuò)展。它根據(jù)IEEE 802.1 AS標(biāo)準(zhǔn)，提供準(zhǔn)確的分布式時(shí)間同步，并根據(jù)IEEE 802.1Qbv實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流量?jī)?yōu)先級(jí)、調(diào)度和排隊(duì)功能。
 

　　這些功能使網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施能夠支持最苛刻的高速應(yīng)用，確保確定性通信，同時(shí)為廣泛的互連提供堅(jiān)實(shí)可靠的平臺(tái)。這些功能有助于創(chuàng)建統(tǒng)一的IIoT環(huán)境，在該環(huán)境中，任何類型的數(shù)據(jù)都可以共享，無(wú)論其原始域如何，以支持自動(dòng)化和有效的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型決策。
 

　　TSN工業(yè)自動(dòng)化一致性協(xié)作組織 (TIACC) 的成立等最新進(jìn)展一直在促進(jìn)供應(yīng)商中立的全行業(yè)一致性。這與其它舉措一道，旨在滿足市場(chǎng)對(duì)同一網(wǎng)絡(luò)中不同協(xié)議共存的需求，促進(jìn)供應(yīng)商之間的合作，以驗(yàn)證其TSN兼容解決方案，從而提高互操作性。
 

　　雖然總體來(lái)講，工業(yè)以太網(wǎng)和工業(yè)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但如果認(rèn)為它們已經(jīng)走到了進(jìn)化之旅的盡頭，那就太天真了。下一代的創(chuàng)新已經(jīng)出現(xiàn)，如連接車間、企業(yè)和整個(gè)供應(yīng)鏈的無(wú)線通信等趨勢(shì)。其他趨勢(shì)還包括單對(duì)以太網(wǎng) (SPE) 和以太網(wǎng)供電 (PoE) 支持者所倡導(dǎo)的簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)要求。
 

　　不過(guò)，總會(huì)有意想不到的發(fā)展空間。新的用戶需求和應(yīng)用可能要等到企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型成熟后才能顯現(xiàn)出來(lái)。這將使自動(dòng)化專家、機(jī)器制造商和最終用戶受益。它將推動(dòng)控制工程和工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步發(fā)展。隨著工業(yè)網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)新的挑戰(zhàn)和創(chuàng)新，它的未來(lái)更令人興奮。