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    工業以太網大行其道,IIOT讓現場總線逐漸退場?

    2018-02-25

      隨著工業4.0模式的快速演進,設備連網變得越來越重要。無數的機器需要連接網絡,推動了工業以太網的市場節節上升。根據瑞典工業網絡有限公司HMS對工業物聯網市場的年度調查最新結果顯示,2017年用于工廠自動化方面的工業以太網安裝節點首次超過傳統現場總線。

      數據顯示,工業以太網節點安裝數量從2016年的46%的市場占比增長到2017年的52%,而現場總線從48%下降到42%。其中,EtherNet/IP是目前安裝最廣泛的工業以太網,其市場份額占15%,其次是PROFINET和PROFIBUS占比12%,無線技術保持在6%的市場份額。

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      制造業的智能化轉型需要高性能網絡來支持,工業物聯網解決方案和工廠設備的整合在推動工業以太網的使用。過去很長一段時間工業以太網處于過渡階段,現在從安裝節點數量來看,工業物聯網已經取代現場總線。

      據HMS報告,現場總線雖然在市場占比輸給了工業以太網,但2017年現場總線的安裝數量是增長的,其增長率從2016年的4%提升到6%,可見工業網絡市場處理一下快速發展的階段。不過,網絡供應商預計未來幾年現場總線安裝數量將穩步下降。

      2017年工業無線通信安裝節點比2016年增長了32%,近兩年來無線技術不斷擴大,但市場份額相對較少,維持在6%的市場占比。其中,WLAN目前是最流行的無線技術,其次是藍牙。無線通信技術可以減少布線,并為設備連接和控制提供便利,越來越多地被機器制造商和系統集成商用來實現創新方案,包括通過平板電腦或智能手機連接監控等解決方案。

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      分析發現歐洲和中東地區以Profinet和EtherNet/IP為主要的網絡協議,其中Profibus被廣泛使用,還有其網絡包括EtherCat、Modbus TCP和Ethernet Powerlink也比較流行;而美國市場比較明顯的是向EtherNet/IP發展;在亞洲市場,Profinet、EtherNet/IP、Profibus、EtherCat、Modbus和CC-Link均廣泛使用。

      廠商為何青睞工業以太網?

      工業以太網實則是以太網應用于工業中,由于現場環境惡劣,設備連接往往需要更堅固的連接器、電纜,還有最重要的確定性。為了達到更好的確定性,工業以太網使用了專門的協議。比較流行的工業以太網協議有PROFINET、EtherNet/IP、EtherCAT和POWERLINK等。

      通常工業以太網的數據傳輸速率范圍從10 Mbit/s到1 Gb/s,其中100 Mbit/s是工業以太網應用中最流行的速度。工業以太網需要一些額外的考慮,而不是在辦公室使用的以太網系統。例如,用戶需要通過網絡實時監控工廠中生產設備的不同溫度、振動、噪音以及其它的一些參數。

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      像PROFINET和EtherCAT這樣的工業以太網協議是從傳統以太網標準修改而來的,不僅確保制造業設備數據的正確發送和接收,還能夠在系統需要執行特定操作時按時發送和接收指令。例如,自動化灌裝生產過程中需要通過網絡發送灌裝數據以確保瓶子灌裝按照預期進行,實時生成自動化報告,當瓶子裝滿時,網絡上會發出停止灌裝的命令。

      工業環境中設備之間如果發生數據丟失或延遲可能會引發災難,所以工業以太網絡的實時性和確定性是十分重要的。工業環境必需保證實時感知自動化生產過程狀態,能在惡劣的環境下完成工廠工藝需求。

      邊緣自動化與IIoT的機遇

      隨著確定性工業以太網協議和零故障冗余協議的到來,某些行業供應商提議要開發基于工業以太網EtherNet/IP連接的傳感器,但也有人表示無需采用支持以太網的傳感器,因為IO-Link、HART或WirelessHART可以連接傳感器,并通過轉換設備進入工業以太網。一些過程工業供應商已經制定了潛在的新標準,可以通過現場總線連接將傳感器連接到工業以太網。

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      在過去,自動化行業的許多人堅持以工業太網不會延伸到傳感器、儀器儀表和檢測設備,但今天工業4.0時代已經到來,物聯網解決方案進一步推進了邊緣設備的智能化發展。工業以太網終端設備包括傳感器和I/O驅動器,將在未來的連接業務戰略中發揮關鍵作用。為了擴展設備的分析能力,工業以太網必須擴展到自動化鏈中的最后一個設備:傳感器和I/O。

      設備管理人員希望在更高程度上利用工廠層面的信息進行業務決策,因此他們將注意力轉向類似于傳感器和I/O等智能化產品上。將數據導入云應用程序的能力進一步促進了對具有大數據吞吐量和支持以太網的終端設備的需求,這些任務超出了大多數專用傳統自動化網絡的能力。

      工業以太網設備可滿足IIoT和工業4.0的需求,如減少機器停機時間和生產靈活性,工業以太網和無線將成為這些目標的主要推動力。


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