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單對以太網(wǎng)(SPE):在過程和工廠自動化中
盡管如今工廠自動化網(wǎng)絡(luò)主要基于以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn),但是在過程自動化領(lǐng)域中以太網(wǎng)的應(yīng)用仍在發(fā)展中。為了啟用和解決工業(yè)4.0和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)模型,Namur發(fā)布了開放式架構(gòu)(NOA),該架構(gòu)定義了跨云所有層的通訊概念。 Namur還發(fā)布了一篇論文,以確定過程自動化中的未來網(wǎng)絡(luò)將是具有以太網(wǎng)的IP網(wǎng)絡(luò)。 FieldComm小組與PI和ODVA共同組成了一個工作組,該工作組在很大程度上推動了IEEE的進步,并確定了他們的系統(tǒng)要求,以便快速應(yīng)用于過程自動化領(lǐng)域。
關(guān)鍵詞:

過程自動化中的應(yīng)用

盡管如今工廠自動化網(wǎng)絡(luò)主要基于以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn),但是在過程自動化領(lǐng)域中以太網(wǎng)的應(yīng)用仍在發(fā)展中。為了啟用和解決工業(yè)4.0和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)模型,Namur發(fā)布了開放式架構(gòu)(NOA),該架構(gòu)定義了跨云所有層的通訊概念。 Namur還發(fā)布了一篇論文,以確定過程自動化中的未來網(wǎng)絡(luò)將是具有以太網(wǎng)的IP網(wǎng)絡(luò)。 FieldComm小組與PI和ODVA共同組成了一個工作組,該工作組在很大程度上推動了IEEE的進步,并確定了他們的系統(tǒng)要求,以便快速應(yīng)用于過程自動化領(lǐng)域。

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上圖顯示了過程工業(yè)中的不同區(qū)域,包括危險區(qū)域(如0區(qū))中不同級別的本質(zhì)安全和環(huán)路供電或單獨供電的設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)本身使用眾所周知的支線和中繼拓撲,包括最多可為50個設(shè)備供電,每個設(shè)備的最大電流為500mA。此外,可以重復(fù)使用現(xiàn)有的電纜和設(shè)備,以減少系統(tǒng)設(shè)計和集成時間。因此,過程工業(yè)的重點是用APL不斷替換現(xiàn)有的現(xiàn)場總線設(shè)備。

工廠自動化中的應(yīng)用

與過程工業(yè)不同,工業(yè)以太網(wǎng)是目前工廠自動化行業(yè)中的主導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)。但是,這也將SPE的好處局限在更小的占地面積,更小的電纜重量,更長的電纜長度,更強的耐用性以及更易于通過一種工具環(huán)境進行安裝和維護。

現(xiàn)在的挑戰(zhàn)是將這些優(yōu)勢帶入已有的基于IP的網(wǎng)絡(luò)中,這些網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)支持許多的數(shù)據(jù)驅(qū)動業(yè)務(wù)模型。挑戰(zhàn)是多方面的,一些工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)在其規(guī)格中沒有10Mbit的傳輸速度,或者只是一開始包含在內(nèi)。

幾家傳感器制造商(作為APL用于過程自動化的主要驅(qū)動力)早在2007年就開始積極地根據(jù)IO-Link標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整其需求。IO-Link支持參數(shù)化、診斷和完全集成到“工業(yè)4.0”生態(tài)系統(tǒng)中。但是,如果要在1000m的SPE上傳輸IO-Link數(shù)據(jù)幀,會將以前的點到點傳感器網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換為一種現(xiàn)場總線。盡管有一些技術(shù)問題,但工廠自動化的一個關(guān)鍵點是可以從SPE技術(shù)中不斷受益。 PI、ODVA和IO-Link中的各個小組目前正在討論和評估這些應(yīng)用案例以及潛在的集成場景。 IO-Link聯(lián)盟發(fā)表了一份白皮書,其中包含一些部署方案示例(IO-Link聯(lián)盟,2020年),在棕地中安裝的場景:

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上面的示例允許將IP67 SPE主站集成到IO-Link和二進制傳感器及設(shè)備的現(xiàn)有安裝中。白皮書中的提案將SPE主要用作IO-Link數(shù)據(jù)幀的傳輸介質(zhì)。

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通過基于以太網(wǎng)的IO-Link適配器軟件,可以保持現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施和安裝處于活動狀態(tài)的設(shè)備,來維護數(shù)據(jù)格式,擴展使用范圍,體現(xiàn)SPE優(yōu)勢。

德國赫優(yōu)訊參加了PI的幾個工作組,以促進有關(guān)PROFINET的SPE的發(fā)展。赫優(yōu)訊還為IO-Link工作組做出了貢獻,該工作組評估了將兩種標(biāo)準(zhǔn)互補集成到現(xiàn)場中的收益和挑戰(zhàn)。在IEEE中,赫優(yōu)訊參與有關(guān)802.3cg標(biāo)準(zhǔn)中未解決主題的討論,并且還參與有關(guān)SPE主題的ODVA的討論。赫優(yōu)訊的目標(biāo)是幫助構(gòu)建遷移路徑,將SPE輕松集成到現(xiàn)有工業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中,并通過通訊技術(shù)和產(chǎn)品方面的能力來支持這一點。

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