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自动化领域最值得关注的工业通讯网络
来源: | 作者:bq1203 | 发布时间: 2017-09-12 | 3395 次浏览 | 分享到:

工业通信网络是物联网技术领域最活跃的方向之一,也是支撑智能制造发展的基础技术。随着新一轮工业革命的到来,现已成为自动化领域热点,尤其自动化工厂的建设,更是离不开高效、快速的通讯网络。现在工业常用的工业通讯网络有哪几种,都有什么特点?这篇文章来揭晓。

Ethernet/IP

Ethernet/IP是一个面向工业自动化应用的工业应用层协议,在CI和ODVA公布EtherNet/IP规范一年之后,罗克韦尔自动化发布了第一代基于EtherNet/IP的产品,主要集中在Allen-Bradley ControlLogix、ProcessLogix、PLC-5、SLC-500系列控制器上。现在,越来越多的厂商已经或者正在计划推出他们自己的EtherNet/IP产品。

EtherNet/IP协议采用TCP/IP协议发送“显性”报文,每个信息包中不仅包含有具体应用程序数据,还包含有对这些数据的解释,以及如何对这些数据进行处理的信息。由于EtherNet/IP协议充分利用了TCP/IP和UDP/IP协议的优点,将其融合在同一网络中,使得EtherNet/IP不仅能用于普通的信息处理,还能用于传输对时间有苛刻要求的控制信息。

PROFINET

PROFINET由西门子公司和 Profibus 用户协会开发,具有多制造商产品之间的通讯能力,自动化和工程模式,并针对分布式智能自动化系统进行了优化。其应用结果能够大大节省配置和调试费用。 PROFINET 系统集成了基于 Profibus 的系统,提供了对现有系统投资的保护。它也可以集成其它现场总线系统。

PROFINET 是一种支持分布式自动化的高级通讯系统。除了通讯功能外,PROFINET 还包括了分布式自动化概念的规范,这是基于制造商无关的对象和连接编辑器和 XML 设备描述语言,是唯一使用已有的 IT 标准,没有定义其专用工业应用协议的总线。它的对象模式的是基于微软公司组件对象模式 (COM) 技术。对于网络上所有分布式对象之间的交互操作,均使用微软公司的 DCOM 协议和标准 TCP 和 UDP 协议,是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。

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EtherCAT

EtherCAT是一种基于以太网的开发构架的实时工业现场总线通讯协议,2003年被引入市场,2007年成为国际标准,并于2014年成为中国国家标准。相对于设置了相同循环时间的其他总线系统,EtherCAT系统结构通常能减少25%-30%的CPU负载。EtherCAT在网络拓扑结构方面没有任何限制,最多65535个节点可以组成线型、总线型、树型、星型或者任意组合的拓扑结构。

利用分布时钟的精确校准EtherCAT提供了有效的同步解决方案,在EtherCAT中,数据交换完全基于纯粹的硬件设备。由于通讯利用了逻辑环网结构和全双工快速以太网而又有实际环网结构,“主站时钟”可以简单而精确地确定对每个“从站时钟”的运行补偿,反之亦然。分布时钟基于该值进行调整,这意味着它可以在网络范围内提供信号抖动小、精确的时钟。

OPC UA

OPC UA是工业自动化领域比较常用的的通信协议,是应用程序和现场控制系统连接的标准。目前,OPC基金会正在大力推动新一代技术OPC UA的开发与应用,它有解决诸多工业4.0和物联网产业相关的通信问题的潜质。

OPC UA具有诸多优势

1)具有访问统一性,有效地将现有的OPC规范 (DA、A&E、HDA、命令、复杂数据和对象类型) 集成进来,成为现在的新的OPC UA规范。

2)OPC UA 规范可以通过任何单一端口进行通信。这让穿越防火墙不再是OPC通信的路障,并且为提高传输性能, OPC UA消息的编码格式可以是XML文本格式或二进制格式,也可使用多种传输协议进行传输,比如:TCP和通过HTTP的网络服务。

3)OPC UA的标准冗余模型也使得来自不同厂商的软件应用可以同时被采纳并彼此兼容。

4)OPC UA 访问规范明确提出了标准安全模型, 每个OPC UA应用都必须执行OPC UA安全协议, 这在提高互通性的同时降低了维护和额外配置费用。

5)OPC UA软件的开发不再依靠和局限于任何特定的操作平台。

Devicenet

Devicenet是90年代中期发展起来的一种基于CAN(Controller Area Network)技术的开放型、符合全球工业标准的低成本、高性能的通信网络,最初由美国Rockwell公司开发应用。

Devicenet的许多特性沿袭于CAN,CAN总线是一种设计良好的通信总线,它主要用于实时传输控制数据。DeviceNet的主要特点是:短帧传输,每帧的最大数据为8个字节;无破坏性的逐位仲裁技术;网络最多可连接64个节点;数据传输波特率为