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[導讀]關(guān)于工業(yè)以太網(wǎng)(industrial Ethernet),了解它和以太網(wǎng)的不同之處嗎?接觸到的各種產(chǎn)品是否有用到工業(yè)以太網(wǎng)接口?關(guān)注他的發(fā)展趨勢了嗎?這篇文章,帶你了解一下工業(yè)以太網(wǎng)的起源、三種主流工業(yè)以太網(wǎng)及其應用。

工業(yè)以太網(wǎng)用于工廠自動化、樓宇自動化和許多其他工業(yè)應用。與標準以太網(wǎng)相比,工業(yè)以太網(wǎng)的主要優(yōu)勢在于確定性的實時數(shù)據(jù)交換和小于1 ms的同步循環(huán)時間。

用戶不能使用標準以太網(wǎng)介質(zhì)訪問控制(MAC)來實現(xiàn)大多數(shù)工業(yè)以太網(wǎng)標準;相反,需要專用的應用特定型集成電路(ASIC)或現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA),因為以太網(wǎng)幀作為“直通”接收,指在首個以太網(wǎng)端口正在接收幀的同時,一個專用的工業(yè)以太網(wǎng)MAC硬件模塊已在處理該幀并將其傳輸?shù)降诙€以太網(wǎng)端口。快速轉(zhuǎn)發(fā)的方式可實現(xiàn)以太網(wǎng)幀小于1 μs的端口至端口延遲。

由于信息技術(shù)的飛速發(fā)展,通信已經(jīng)成為實時控制鄰域的關(guān)鍵,建立一個統(tǒng)一、開放的通信標準的需求已經(jīng)迫在眉睫,但是已有的現(xiàn)場總線并不能滿足這一需求。
雖然同一種現(xiàn)場總線是具有互換性和互操作性的,但是不同現(xiàn)場總線之間的兼容性是較差的、之間的通信是比較困難的,中間還需要網(wǎng)關(guān)來實現(xiàn)兩種協(xié)議的轉(zhuǎn)換。這樣下來,成本較高,設(shè)備復雜,帶來很大的不便。

Beckhoff Automation發(fā)明的以太網(wǎng)控制自動化技術(shù)(EtherCAT),自2003年以來一直在EtherCAT技術(shù)集團旗下公司發(fā)展壯大。在技術(shù)方面,EtherCAT是一種控制器和器件網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),如圖1所示。EtherCAT器件具有兩個以太網(wǎng)連接器來支持簡單的線路拓撲。一個EtherCAT網(wǎng)絡(luò)可支持多達65,535個EtherCAT器件。

EtherNET/IP:采用以太網(wǎng)的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層及TCP/IP協(xié)議。是一種主要由羅克韋爾自動化公司提供的廣泛應用的應用層工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議。允許工業(yè)設(shè)備交換時間緊要的應用信息,如傳感器,執(zhí)行器,機器人等。由于其采用標準以太網(wǎng)交換,可支持無限數(shù)量的節(jié)點。其主要功能有3個,一是實時控制:基于控制器或智能設(shè)備內(nèi)所存儲的組態(tài)信息,通過網(wǎng)絡(luò)通信中的狀態(tài)變化來實現(xiàn)實時控制;二是網(wǎng)絡(luò)組態(tài):通過總線即可實現(xiàn)對同層網(wǎng)絡(luò)的組態(tài),也可以實現(xiàn)對下層網(wǎng)絡(luò)的組態(tài);三是數(shù)據(jù)采集:可基于既定節(jié)拍或應用需要來方便地實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。

由于提供的工業(yè)協(xié)議數(shù)量眾多,產(chǎn)品制造商尚未定義通用的工業(yè)以太網(wǎng)標準,呈碎片化。許多領(lǐng)先的制造商已定義一種特定的工業(yè)以太網(wǎng)標準來滿足他們的需求,這些標準通常是從他們現(xiàn)有的基于串行的現(xiàn)場總線之一衍生出來的。

為產(chǎn)品添加工業(yè)以太網(wǎng)標準,并認證通信接口具有挑戰(zhàn)性。大多數(shù)制造商需要支持多種工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議,以使用不同的標準將其設(shè)備出售給客戶。為產(chǎn)品添加多種以太網(wǎng)標準的一種方法是為每個工業(yè)以太網(wǎng)標準創(chuàng)建單獨的印刷電路板(PCB)模塊,將其中一個模塊插入主板。但是交換協(xié)議需要更改硬件,會使產(chǎn)品材料清單(BOM)更為復雜且需要生成多個PCB模塊和多芯片源解決方案。

為解決這一問題,設(shè)計人員可使用諸如Sitara Arm處理器之類的產(chǎn)品,這些應用處理器具有集成的PRU-ICSS,可運行多協(xié)議工業(yè)以太網(wǎng)?;仡櫛窘鉀Q方案的主要區(qū)別和優(yōu)勢,可通過演示視頻了解更多有關(guān)多協(xié)議支持的信息并獲取軟件。

PRU在器件運行時加載工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議固件。有PRU-ICSS協(xié)議固件版本可用于EtherCAT、Profinet、以太網(wǎng)/IP、高可用性無縫冗余-并行冗余協(xié)議(HSR-PRP);Sitara處理器在處理器SDK中內(nèi)設(shè)工業(yè)以太的網(wǎng)(CC-Link IE)Field basic的控制和通信鏈路,無需任何FPGA或ASIC。

協(xié)議固件執(zhí)行諸如快速轉(zhuǎn)發(fā)處理等實時關(guān)鍵任務。

HK-DIMETIX激光測距傳感器:這是一款可以選擇工業(yè)以太網(wǎng)接口PROFINET、EtherNET/IP和EtherCAT的激光測距傳感器。目前測距類型傳感器分為以下幾類:超聲波測距傳感器,激光測距傳感器,紅外線測距傳感器,24GHZ雷達傳感器。



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