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智能化控制时代 工业通信技术如何选择

将现场总线、以太网、嵌入式技术和无线通信技术融合到控制网络中,在保证系统稳定性的同时,又增强了系统的开放性和互操作性,从而有助于企业加快新品开发、降低生产成本、完善信息服务。
关键词: 物联网 现场总线 嵌入式 工业以太网
时间:2012-12-12 01:21 来源:物联网在线 作者:IOTer 点击:

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工业以太网现场总线工业无线是目前工业通信领域的三大主流技术。将现场总线、以太网、嵌入式技术和无线通信技术融合到控制网络中,在保证系统稳定性的同时,又增强了系统的开放性和互操作性,从而有助于企业加快新品开发、降低生产成本、完善信息服务。

随着人类对通信的需求越来越大,网络成为必不可少的传输手段。网络应用的增加,谁将成为未来工业通信的主要方式之争也越来越多,那么到底谁才会成为未来的主流呢?

现场总线

现场总线的概念于1984年正式提出。现场总线的出现不仅简化了系统的结构,还使得整个控制系统的设计、安装、投运、检修维护都大大简化,所以现场总线技术的出现确实给工业自动化带来一场深层次的革命,近十多年来也在工业控制领域得到了迅速发展,并且在工业自动化系统中得到了广泛的应用。

现场总线技术的兴起,开辟了工厂底层网络的新天地。它将促进企业网络的快速发展,为企业带来新的效益,因而会得到广泛的应用,并推动自动化相关行业的发展。现场总线技术的发展应体现为两个方面:一个是低速现场总线领域的继续发展和完善;另一个是高速现场总线技术的发展。

但现场总线技术至今还没有一个统一的标准。事实上,从现场总线的概念提出开始,国际电工技术委员会/国际标准协会(IEC/ISA)就着手开始制定现场总线的标准,至今统一的标准仍未完成。很多公司也推出其各自的现场总线技术,但彼此的开放性和互操作性还难以统一。

工业以太网

正当现场总线标准大战硝烟正浓之时,以太网悄悄进入了控制领域,从而产生了一个新的名词“工业以太网”,并且由于以太网传输速率较现场总线更快等优势,以太网技术一出生就风华正茂,近年来其势头更是盖过了现场总线。

然而,正如当年的现场总线的标准之争一样,工业以太网也出现了多种不同的以太网技术,如Ethernet/IP,Profinet,ModbusTCP,EtherCAT,Powerlink等,而且这些网络在不同层次上基于不同的技术和协议,包括了OPC,CP,IP等,而且,每种技术的背后都有不同的厂商阵营在支持,这就决定了多种以太网技术并存的局面。

工业以太网的优势及存在问题

1、优势

基于TCP/IP的以太网是一种标准开放式的网络,由其组成的系统兼容性和互操作性好,资源共享能力强,可以很容易的实现将控制现场的数据与信息系统上的资源共享。数据的传输距离长、传输速率高;易与Internet连接,低成本、易组网,与计算机、服务器的接口十分方便,受到了广泛的技术支持。

2、存在问题

工业以太网采用的是带有冲突检测的载波侦听多路访问协议(CSMA/CD),无法保证数据传输的实时性要求,是一种非确定性的网络系统。安全可靠性问题,以太网采用超时重发机制,单点的故障容易扩散,造成整个网络系统的瘫痪。对工业环境的适应能力问题,目前工业以太网的鲁棒性和抗干扰能力等都是值得关注的问题,很难适应环境恶劣的工业现场;本质安全问题;在存在易燃、易爆、有毒等环境的工业现场必须要采用安全防爆技术;总线供电问题;在环境恶劣危险场合;总线供电具有十分重要的意义。

工业无线

再说说无线技术,从复杂的布线到如今仅需要一台无线信号发射器,从依赖PC机到现在可利用任何配有无线终端适配器的设备,连接网络呈现出在任何时间、任何地域、任何设备上都畅通无阻的现状。

技术的发展同时也推动了社会的进步,无论是军用产品、工业产品,甚至民用产品,无线技术俨然成为社会发展中必不可少的一部分。

相比有线网络,无线网络具有移动性,没有通信线缆的限制,通信终端可以在通信区域内自由移动或随意布置;组网快速灵活,安装无线通信系统避免了安装有线网时挖掘电缆沟、铺设电缆的繁琐工作,减轻了施工量;覆盖面积广,无线通信可以遍及有线通信可以到达的区域,还可以在不方便使用有线网的地方实现数据通信;扩展能力强,可以组成多种拓扑结构,十分容易扩展节点。

当然,现阶段人对无线技术的安全性、可靠性、性价比情况等,仍持有怀疑和观望态度,对无线技术适合怎样的工业应用亦不甚了解。

谁是未来的主流?

现场总线、以太网、无线技术各有优劣,那么谁才会是未来的主流呢?显然对所有生产商或机器并非只有一种技术才是“正确的”方案?生产商必须权衡各类方案带来的价值。有没有比采用普通方案带来的利益更有价值的另一种利润?

如果有,这些方案如何和几年内维护另一个工厂层技术和对应供应商关系的成本相比较?这是个关键的问题,并且只有最终用户可以回答。同样,这些问题也适用于现场总线和以太网技术,甚至是将来无线网络方案的选择。

可以说,不论哪一种技术的发展,最终都是由自身的特点决定的,而用户会给出最终答案。不论以太网、现场总线、无线技术谁是未来的主流,如何让工业控制系统更加开放、兼容才是最终的走向。

网络技术与工业控制系统的结合将极大地提高控制系统的水平,改变现有控制系统相对封闭的企业信息管理结构。将现场总线、以太网、嵌入式技术和无线通信技术融合到控制网络中,在保证系统稳定性的同时,又增强了系统的开放性和互操作性,从而有助于企业加快新品开发、降低生产成本、完善信息服务。

无线技术进入工业领域的趋势是毋庸置疑的,特别是在有线无法使用的场合,无线技术更具优势。目前各供应商正在提供一系列软硬件技术,协助在产品中增加通信功能。然而,在增加无线连网功能时,芯片及相关软件的选择极具挑战性。同时,无线技术的可靠性、实时性、兼容性等性能还有待加强。

从“管理、控制、智能”的角度来看,工业自动化包含采集、传输、计算等环节,而物联网是全面感知、可靠传递、智慧处理,两者一脉相承。

从物联网需要的产业链角度看,物联网所需要的自动控制、信息传感、射频识别等属于其上游技术和产业,而下游则是物联网的应用问题。有专家认为,“传统工业自动化领域其实是物联网的一部分。”工控厂商应成为物联网真正落地的推手。

(责任编辑:zxh007)


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