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控制系統(tǒng)

以太網(wǎng)與現(xiàn)場總線能否共存

星之球激光 來源:21ic2013-03-05 我要評論(0 )   

對于全球通信行業(yè)來說,一個非常重要的趨勢是不同通信網(wǎng)絡間的融合。與此相似,自動化領域近兩年來對于以太網(wǎng)是否會取代現(xiàn)場總線的討論也非常多。以太網(wǎng)多年來在全球應...

    對于全球通信行業(yè)來說,一個非常重要的趨勢是不同通信網(wǎng)絡間的融合。與此相似,自動化領域近兩年來對于以太網(wǎng)是否會取代現(xiàn)場總線的討論也非常多。以太網(wǎng)多年來在全球應用廣泛,是一種成熟的通信標準,主要用于商業(yè)上的數(shù)據(jù)處理。進入工業(yè)自動化領域之后,其應用主要是解決管理層、生產(chǎn)指揮層和控制層的任務。

  實際上,在美國,已經(jīng)有許多工業(yè)以太網(wǎng)用于IO控制的例子,即變頻器、遠程IO站全部用工業(yè)以太網(wǎng)連在一起的全以太網(wǎng)結構,取代了現(xiàn)有的現(xiàn)場總線。但國內(nèi)絕大多數(shù)工業(yè)以太網(wǎng)應用都僅用于連接PLC和HMI。因此,國內(nèi)近兩年對于以太網(wǎng)取代現(xiàn)場總線討論非常熱鬧。

  工業(yè)以太網(wǎng)及相關的產(chǎn)品設備,在現(xiàn)今的自動化技術中正在扮演著重要的角色。隨著交換網(wǎng)絡通信技術的產(chǎn)生和發(fā)展,工業(yè)以太網(wǎng)技術正在逐步進入工業(yè)應用場合。而且,由于交換機、冗余自愈、抗干擾和千兆網(wǎng)等技術和應用的發(fā)展,工業(yè)以太網(wǎng)已經(jīng)逐漸在技術上具備了向下延伸的條件,許多新型控制器皆提供EthernetTCP/IP接口,目前的應用已經(jīng)從管理層延伸到控制層。但在控制層以下,就是現(xiàn)場I/O層(傳感器和執(zhí)行器)還沒有形成規(guī)模應用。

  目前情況下,生產(chǎn)流程過程自動化,與企業(yè)前面的采購、庫存管理、財務管理分別采用兩套系統(tǒng),就是現(xiàn)場總線和ERP,這兩個系統(tǒng)必須能夠互相通訊才能起到控制的作用。但是ERP和現(xiàn)場總線的結合是有成本的,因為兩者的數(shù)據(jù)格式不同,數(shù)據(jù)的運行環(huán)境也不同,上面是管理層的Windows環(huán)境,下面是可編數(shù)控環(huán)境。不可否認,在這個前提下,從技術角度看,將已經(jīng)在工業(yè)領域使用成熟的以太網(wǎng)應用向下延伸到自動化層,作為下一代現(xiàn)場總線,是一個非常理想的方案。

  如同英特爾堅持不懈的提高芯片性能一樣,西門子等國際自動化巨頭也在推動自動化技術的發(fā)展。PROFIBUS國際組織推廣的工業(yè)以太網(wǎng)總線標準PROFINET就順應了這一市場趨勢。

  PROFINET是分布式自動化標準的現(xiàn)代概念;它基于以太網(wǎng),簡單且無需做任何改變地集成現(xiàn)有的現(xiàn)場總線系統(tǒng)(尤其是PROFIBUS系統(tǒng))。這對于滿足從公司管理層到現(xiàn)場層的一致性要求是一個非常重要的方面。它的重大貢獻在于保護了用戶的投資,因為現(xiàn)有系統(tǒng)的部件仍可合并到PROFINET系統(tǒng)中去,無需進行任何更改。

  當然,現(xiàn)在大多數(shù)廠家在選擇設備和系統(tǒng)時,還是會優(yōu)先考慮基于設備級的總線,因為好用而且便宜,還有很多種選擇,這也是以太網(wǎng)進入現(xiàn)場的阻礙之一?,F(xiàn)場總線已經(jīng)經(jīng)過了20多年的應用,從最初簡單的CON總線發(fā)展到目前共有8個不同的國際標準,基本上可以涵蓋不同工業(yè)的生產(chǎn)控制需求。

    而且,從使用功能上來說,生產(chǎn)系統(tǒng)異常復雜,不同行業(yè)及同行業(yè)間的自動化需求千差萬別,比如說流程工業(yè),一般生產(chǎn)線速度都很慢,以太網(wǎng)動輒幾十兆的數(shù)據(jù)傳輸量在這里看不到優(yōu)越性。而對于機械制造業(yè)來說,實時控制非常重要,目前以太網(wǎng)只能在應用層解決,物理層就不太容易,如果硬要實現(xiàn),那成本又上去了。

  另外,以太網(wǎng)進入自動化層還存在一些技術上的問題,比如,原來總線是兩條線,既送電又送數(shù)據(jù),現(xiàn)在解決以太網(wǎng)是四根線,兩根送電兩根送數(shù)據(jù)。

  此外,還存在安全問題,如何防止黑客的入侵?這些問題不改變以太網(wǎng)的性質(zhì)是很難解決的。

#p#分頁標題#e#  因此,以太網(wǎng)完全取代現(xiàn)場總線是不可能的,現(xiàn)場總線必然會在自動化領域有自己的生存空間。而且,對于中國來說,目前最重要的不是以太網(wǎng)取代現(xiàn)場總線,而是應用和推廣總線。近幾年我去過很多上了ERP的工廠,但是真正做到計劃作業(yè)那層的有沒有呢?基本上沒有。為什么?生產(chǎn)線自動化沒有完成,沒有底下的信息,就無法完成設備使用和人力資源來排優(yōu)化。因為人有請假,設備有故障,你都預測不了,這個做不到,很難說信息化比較好地帶動了工業(yè)化。所以說自動化是信息化很好的載體,沒有自動化設施,信息化很難實施;沒有自動化,你怎么能實現(xiàn)生產(chǎn)效率生產(chǎn)周期提高呢?

 

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