工業以太網大潮下的現場總線還在堅守
http://www.199rrr.com 2022-06-16 14:48 來源：玖越機器人
在全球制造企業加快智能制造轉型的當口下，工業互聯網席卷了全球，促成了各式各樣的工業通信方式。但無論是行業調研報告，還是自動化企業或工業通信方案商的統計，都能看出一個事實，那就是工業以太網開始統治全球工業網絡市場，取代幾十年來占據主導地位的現場總線網絡。
工業通信風向的轉變
現場總線作為將自動化底層的現場控制器和智能儀表設備互聯的實時控制網絡，可以說終結了4-20mA的模擬信號的時代，讓工業網絡正式跨入了數字時代。現場總線的出現，帶來了減少布線、加快診斷和附加信息等諸多好處，但在實際發展過程中，出現了太多的現場總線技術。這些標準不僅種類不同，通訊協議也不同，所以始終未能統一標準，只有一個多標準的妥協標準。這些標準中，占據主導地位的還是1989年誕生的PROFIBUS。
PI North America作為一個非盈利貿易組織，在1994年成立之初名字還是PROFIBUS貿易組織。從名字就能顯而易見地看出，他們推廣的是PROFIBUS這類現場總線技術，更名之后，他們成了PI這一傘狀組織下負責北美推廣的一員，而這時他們推廣的不只是PROFIBUS了，還有PROFINET這一誕生自本世紀初的工業以太網技術。根據PI North America的說法，當下每賣出一個PROFIBUS節點，就有4個PROFINET節點被賣出，可見兩者之間的龐大差距了。
差距的來由
形成這樣的差距不是沒有道理，這點從性能上就可以看出，由于物理層的限制，使用RS-485的PROFIBUS只能做到12Mbit/s的速度，而反觀基于以太網的PROFINET卻可以實現100Mbit/s乃至1Gbit/s的速度。
此外，PROFIBUS的報文大小最高只244字節，地址空間也限制在了126個設備，PROFINET的報文大小最高可達1440字節，而且毫無地址空間的限制。所以我們看到的現場總線向工業以太網技術轉變，其實就是工業通信朝現代技術的遷移而已。
AC500系列PLC /ABB
現場設備制造商們也都是明眼人，現場總線技術限制了控制系統的性能發展，如今他們推出的產品都開始提供工業以太網支持，而且是支持多種工業以太網協議。工程師和開發人員也都了解該技術，相關的運維經驗也都已經極其豐富。
不過根據HMS的統計，雖然市場份額有小幅下跌，但現場總線依然占據了27%的市場。這是因為現有的現場總線設備基數龐大，早在PROFINET這樣的以太網技術面世之前，PROFIBUS這樣的現場總線就已經耕耘十數年，擁有千萬級別的節點數量了。
雖然建設新項目還是更傾向于使用工業以太網，但已經投入現場總線的廠商仍可以繼續添加PROFIBUS節點。我們說工業以太網的建設性價比在不斷提高，然而要想搭建一定規模的工業以太網絡，還是不比直接利用已有的現場總線實惠。所以要想看到現場總線的退休，那還得等上好長一段時間。
結合兩家之長
同樣誕生于本世紀初的EtherCAT常被稱作是“以太網現場總線”，EtherCAT具備工業以太網的靈活網絡拓撲結構，又擁有現場總線系統一樣直觀簡便的操作。與此同時，EtherCAT的報文大小最大可達60KB，意味著可以將大量數據從節點移動到主節點，
H5U系列PLC /匯川
EtherCAT的另一大優勢就是主站完成通訊功能不會給主機CPU帶來任何負擔，因此主站無需專用的通訊處理器，只需要NIC卡或者集成的以太網MAC設備保證一個以太網端口即可，但在從站上仍需要專用的控制器芯片，好在不少廠商都提供這些芯片，比如ADI、TI、瑞薩、Microchip、英飛凌等，價格也足夠低廉，所需成本可以做到等同甚至低于現場總線系統。更何況EtherCAT由于不是基于TCP/IP，所以也用不到MAC地址或IP地址，免去了配置交換機和路由器的麻煩，進一步降低了部署成本。
EtherCAT耦合器 / 倍福
2018年，倍福推出了EtherCAT協議的兩大新版本，EtherCAT G和EtherCAT G10，分別將速度提升至1Gbit/s和10Gbit/s。這對于需要傳輸大量數據的機器視覺、高端測量或復雜運動控制來說至關重要，而且即便是現有的百兆EtherCAT設備，也能無縫兼容到EtherCAT G/G10系統中。
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