工業(yè)以太網(wǎng)正迅速普及大規(guī)模應(yīng)用即將到來

北極星自動(dòng)化網(wǎng)訊:通用電氣CEO伊梅爾特表示，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將實(shí)體工業(yè)與虛擬網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，在未來將以革命性的方式極大促進(jìn)生產(chǎn)力的提高。而中國在這一領(lǐng)域擁有巨大的發(fā)展優(yōu)勢，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將為中國經(jīng)濟(jì)創(chuàng)造更高生產(chǎn)率和可持續(xù)發(fā)展的機(jī)遇。

世界已見證了三次工業(yè)革命，而互聯(lián)網(wǎng)作為第二次浪潮，改變了人們的工作方式。在中國，對能源和資源的優(yōu)化將是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)最大的應(yīng)用領(lǐng)域。此外，控制系統(tǒng)、傳感器、遠(yuǎn)程監(jiān)控等應(yīng)用在中國也會(huì)大有用武之地，會(huì)催生出優(yōu)秀的公司和行業(yè)，不僅會(huì)提高生產(chǎn)率，也會(huì)創(chuàng)造更多就業(yè)機(jī)會(huì)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對于已完成的基礎(chǔ)設(shè)施投資會(huì)產(chǎn)生巨大影響，給中國公司和合作伙伴帶來巨大商機(jī)。

大多數(shù)制造商已認(rèn)識到這些網(wǎng)絡(luò)相對于專用自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的增量優(yōu)勢，特別是在數(shù)據(jù)傳輸上。以太網(wǎng)和無線網(wǎng)絡(luò)均可提供大于專用自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的帶寬，且大多依賴于成熟的標(biāo)準(zhǔn)組織;兩者均擁有可確保持續(xù)發(fā)展的廣泛供應(yīng)商客戶群。特別是以太網(wǎng)，它能夠在準(zhǔn)確的時(shí)間點(diǎn)向特定位置可靠地傳輸準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，許多制造商還廣泛實(shí)施無電纜無線技術(shù)來應(yīng)對工藝性能、可靠性、效率、合規(guī)性等挑戰(zhàn)。

工業(yè)以太網(wǎng)越來越受歡迎

巨大的需求將會(huì)帶來巨大的市場，工業(yè)自動(dòng)化組件供應(yīng)商越來越多的把以太網(wǎng)協(xié)議作為他們產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，許多廠商也直接把以太網(wǎng)技術(shù)作為新產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)連接手段。由于這些供應(yīng)商的推動(dòng)，這也就需要機(jī)械制造商和終端客戶將觀念從舊的現(xiàn)場總線技術(shù)轉(zhuǎn)變到以太網(wǎng)技術(shù)上來。

工業(yè)以太網(wǎng)總線正因?yàn)橛兄T多的優(yōu)點(diǎn)，在國內(nèi)外逐步得到了迅速的普及，現(xiàn)在已經(jīng)有大量的配套產(chǎn)品在使用中。如工業(yè)以太網(wǎng)HUB，工業(yè)以太網(wǎng)防火墻產(chǎn)，工業(yè)以太網(wǎng)關(guān)，以太網(wǎng)轉(zhuǎn)RS232/RS485設(shè)備，以太網(wǎng)A/D模塊，以太網(wǎng)D/A模塊，以太網(wǎng)AI模塊，以太網(wǎng)AO模塊，以太網(wǎng)DI模塊，以太網(wǎng)DO模塊及復(fù)合功能模塊。

目前以太網(wǎng)還只適合于工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的信息層應(yīng)用。以太網(wǎng)是Byte級網(wǎng)絡(luò)，只能部分代替現(xiàn)場總線作用，而將以太網(wǎng)用于現(xiàn)場I/O級，這是目前工控領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。

而工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用方式多是基于商用以太網(wǎng)發(fā)展而來的，在全球主導(dǎo)的有線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)工業(yè)領(lǐng)域的特點(diǎn)要求，采用以太網(wǎng)通信協(xié)議作為基本技術(shù)發(fā)展而生。工業(yè)以太網(wǎng)市場需求十分廣泛，無論是新建一條現(xiàn)代化的制造生產(chǎn)線，還是對舊有設(shè)備的改造，都會(huì)大量使用工業(yè)以太網(wǎng)。

對此，工業(yè)以太網(wǎng)的市場增長率也始終居高不下，據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，每年新增工業(yè)網(wǎng)絡(luò)接口數(shù)量都將會(huì)是前一年的一倍左右。而隨著工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)延展而帶動(dòng)的PLC、DCS及PC_Based等控制類產(chǎn)品的市場容量，更是難以計(jì)算。

與普通的以太網(wǎng)相比，工業(yè)以太網(wǎng)需要解決開放性、實(shí)時(shí)性、同步性、可靠性、抗干擾性及安全性等諸多方面的問題，這也是工業(yè)自動(dòng)化廠商不同于普通IT廠商能為工業(yè)用戶帶去更大價(jià)值的地方。

工業(yè)現(xiàn)場總線地位受到挑戰(zhàn)

在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)市場不斷挑戰(zhàn)現(xiàn)場總線的主導(dǎo)地位。流程產(chǎn)業(yè)中的工業(yè)以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)2016年出貨量有望達(dá)到870萬個(gè)，比2011年的440萬個(gè)大增96%。這意味著2016年工業(yè)以太網(wǎng)將占到流程產(chǎn)業(yè)中的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的45%，高于2011年的39%。現(xiàn)場總線將為此付出代價(jià)，同期內(nèi)的增長率預(yù)計(jì)為51%.

工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)是在商用以太網(wǎng)交換機(jī)(IEC8802.3標(biāo)準(zhǔn))的基礎(chǔ)上研制而成的，適應(yīng)不同工業(yè)控制系統(tǒng)的功能和性能需求，適應(yīng)各種惡劣環(huán)境的高可靠性數(shù)據(jù)交換設(shè)備。繼10M波特率以太網(wǎng)成功運(yùn)行之后，具有交換功能，全雙工和自適應(yīng)的100M波特率快速以太網(wǎng)(FastEthernet，符合IEEE802.3u的標(biāo)準(zhǔn))也已成功運(yùn)行多年。采用何種性能的以太網(wǎng)取決于用戶的需要。通用的兼容性允許用戶無縫升級到新技術(shù)。

雖然流程產(chǎn)業(yè)在采納新技術(shù)方面向來比較緩慢，但在某些關(guān)鍵領(lǐng)域，工業(yè)以太網(wǎng)的采納率已開始超過現(xiàn)場總線，成為其中的主流網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。安全領(lǐng)域就是一個(gè)很好的例子。雖然不是總能得到強(qiáng)制性法規(guī)的推動(dòng)，但流程安全系統(tǒng)——即安全集成系統(tǒng)，廠商會(huì)相當(dāng)定期地更新，以確保操作者安全和最大化正常運(yùn)行時(shí)間(andmaximizelineup-time)。壽命期較短，意味著新技術(shù)可以更快地進(jìn)入市場，也更容易實(shí)施，因?yàn)楦难b時(shí)有更多的機(jī)會(huì)來更新網(wǎng)絡(luò)。

引入工業(yè)應(yīng)用之后，起初的工業(yè)以太網(wǎng)更多地被應(yīng)用于管理層和控制層。隨著通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，更多的以太網(wǎng)功能技術(shù)得以提高，使得工業(yè)以太網(wǎng)的應(yīng)用范圍更為廣闊。如在實(shí)時(shí)性方面，由于以太網(wǎng)的信息通訊采用的是信息順序傳輸?shù)姆绞?，這種方式當(dāng)通路擁擠的時(shí)候，就會(huì)造成一定的通路堵塞。這在對現(xiàn)場通訊實(shí)時(shí)性要求非常高的地方是不能滿足要求的。

工業(yè)以太網(wǎng)的使用預(yù)計(jì)將增長。IHS公司預(yù)測14%的復(fù)合年均增長率(CAGR)到2016年，新的過程自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。的增長速度遠(yuǎn)高于新的現(xiàn)場總線節(jié)點(diǎn)，構(gòu)想是低于9%，到2016年。由于采用工業(yè)以太網(wǎng)增加過程工業(yè)，它基于工業(yè)以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)似乎是一個(gè)明智的選擇，對于那些希望在不久的將來升級網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。雖然采用現(xiàn)場總線仍在增長，工業(yè)以太網(wǎng)的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，可以享受，包括統(tǒng)一和簡化的網(wǎng)絡(luò)，可能導(dǎo)致更低的成本和更高的正常運(yùn)行時(shí)間。

大規(guī)模應(yīng)用即將到來

在一個(gè)自動(dòng)化工廠中，包括工業(yè)以太網(wǎng)(IndustrialNetworking)、可程序邏輯控制器(PLC)、伺服驅(qū)動(dòng)器、IO、HMI等，都是極受重視的項(xiàng)目。以臺灣出口產(chǎn)品中最知名的工具機(jī)臺(CNC)為例，一個(gè)完整的車床、洗床、磨床等，幾乎涵蓋了以上的所有關(guān)鍵組件。

工業(yè)以太網(wǎng)的技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用方式多是基于商用以太網(wǎng)發(fā)展而來的，在全球主導(dǎo)的有線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)工業(yè)領(lǐng)域的特點(diǎn)要求，采用以太網(wǎng)通信協(xié)議作為基本技術(shù)發(fā)展而生。工業(yè)以太網(wǎng)市場需求十分廣泛，無論是新建一條現(xiàn)代化的制造生產(chǎn)線，還是對舊有設(shè)備的改造，都會(huì)大量使用工業(yè)以太網(wǎng)。工業(yè)以太網(wǎng)的市場增長率也始終居高不下，據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，每年新增工業(yè)網(wǎng)絡(luò)接口數(shù)量都將會(huì)是前一年的一倍左右。而隨著工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)延展而帶動(dòng)的PLC、DCS及PC_Based等控制類產(chǎn)品的市場容量，更是難以計(jì)算。

在這些關(guān)鍵組件中，工業(yè)以太網(wǎng)的角色舉足輕重。因?yàn)樵诠S自動(dòng)化產(chǎn)在線，信息的傳遞都是透過工業(yè)以太網(wǎng)來進(jìn)行鏈接。工業(yè)以太網(wǎng)不只能用于工業(yè)自動(dòng)化，包括運(yùn)動(dòng)控制、智能電網(wǎng)、高鐵車廂、捷運(yùn)閘門連貫、紡織機(jī)、工具機(jī)等，都是工業(yè)以太網(wǎng)的應(yīng)用范圍。

工業(yè)以太網(wǎng)的傳輸線與一般PC所使用的以太網(wǎng)絡(luò)線相同。傳統(tǒng)的工業(yè)傳輸線路，包括地址線、數(shù)據(jù)線與控制線等，必須采用一大捆的并行線路，但透過工業(yè)以太網(wǎng)，只需要一條線就可以傳送命令來控制數(shù)據(jù)，不需要使用數(shù)量龐大的線材。而工業(yè)以太網(wǎng)也擁有工業(yè)應(yīng)用所需要的容余、以及時(shí)間定時(shí)管理等功能，盡管工業(yè)以太網(wǎng)與家用的PC以太網(wǎng)并非完全相同，然而其精神是一致的。