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单对以太网(SPE):在过程和工厂自动化中
日期:2021-01-16 08:42  点击:188
     过程自动化中的应用
    尽管如今工厂自动化网络主要基于以太网标准,但是在过程自动化领域中以太网的应用仍在发展中。为了启用和解决工业4.0和工业互联网的业务模型,Namur发布了开放式架构(NOA),该架构定义了跨云所有层的通讯概念。Namur还发布了一篇论文,以确定过程自动化中的未来网络将是具有以太网的IP网络。FieldComm小组与PI和ODVA共同组成了一个工作组,该工作组在很大程度上推动了IEEE的进步,并确定了他们的系统要求,以便快速应用于过程自动化领域。
    
    上图显示了过程工业中的不同区域,包括危险区域(如0区)中不同级别的本质安全和环路供电或单独供电的设备。网络本身使用众所周知的支线和中继拓扑,包括最多可为50个设备供电,每个设备的最大电流为500mA。此外,可以重复使用现有的电缆和设备,以减少系统设计和集成时间。因此,过程工业的重点是用APL不断替换现有的现场总线设备。
    工厂自动化中的应用
    与过程工业不同,工业以太网是目前工厂自动化行业中的主导网络。但是,这也将SPE的好处局限在更小的占地面积,更小的电缆重量,更长的电缆长度,更强的耐用性以及更易于通过一种工具环境进行安装和维护。
    现在的挑战是将这些优势带入已有的基于IP的网络中,这些网络已经支持许多的数据驱动业务模型。挑战是多方面的,一些工业以太网标准在其规格中没有10Mbit的传输速度,或者只是一开始包含在内。
    几家传感器制造商(作为APL用于过程自动化的主要驱动力)早在2007年就开始积极地根据IO-link标准调整其需求。IO-link支持参数化、诊断和完全集成到“工业4.0”生态系统中。但是,如果要在1000m的SPE上传输IO-link数据帧,会将以前的点到点传感器网络转换为一种现场总线。尽管有一些技术问题,但工厂自动化的一个关键点是可以从SPE技术中不断受益。PI、ODVA和IO-link中的各个小组目前正在讨论和评估这些应用案例以及潜在的集成场景。IO-link联盟发表了一份白皮书,其中包含一些部署方案示例(IO-link联盟,2020年),在棕地中安装的场景:
  
    上面的示例允许将IP67SPE主站集成到IO-link和二进制传感器及设备的现有安装中。白皮书中的提案将SPE主要用作IO-link数据帧的传输介质。
    通过基于以太网的IO-link适配器软件,可以保持现有基础设施和安装处于活动状态的设备,来维护数据格式,扩展使用范围,体现SPE优势。
    德国赫优讯参加了PI的几个工作组,以促进有关PROFINET的SPE的发展。赫优讯还为IO-link工作组做出了贡献,该工作组评估了将两种标准互补集成到现场中的收益和挑战。在IEEE中,赫优讯参与有关802.3cg标准中未解决主题的讨论,并且还参与有关SPE主题的ODVA的讨论。赫优讯的目标是帮助构建迁移路径,将SPE轻松集成到现有工业网络系统中,并通过通讯技术和产品方面的能力来支持这一点。
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