工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議應(yīng)用
在網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)層上,隨著自動(dòng)化和控制工程師需要與網(wǎng)絡(luò)打交道的機(jī)會(huì)越來(lái)越多,聯(lián)網(wǎng)的愿望和需要也正在逐漸高漲。而且,以太網(wǎng)和工業(yè)以太網(wǎng)專(zhuān)題">工業(yè)以太網(wǎng)正在尋找自己的方式,以適用于工廠應(yīng)用,并且隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和改進(jìn),原始設(shè)備生產(chǎn)商(OEM)提供了具有更高頻率的產(chǎn)品。以太網(wǎng)有可能簡(jiǎn)化到一個(gè)層(線(xiàn)路和連接器),正如很多以太網(wǎng)協(xié)議一樣,雖然服務(wù)于各種各樣的工業(yè)需要,但使用的卻是同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。
在監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集應(yīng)用中,大多數(shù)工程師已經(jīng)將以太網(wǎng)協(xié)議應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)(SCADA)和工廠診斷、測(cè)試以及維護(hù),當(dāng)使用以太網(wǎng)或工業(yè)以太網(wǎng)專(zhuān)題">工業(yè)以太網(wǎng)時(shí),他們經(jīng)常選擇TCP/IP和EtherNet/IP協(xié)議。工程師和其他部門(mén)的人員(包括IT部門(mén))合作,共同完成一個(gè)系統(tǒng)。這些結(jié)論來(lái)自于近期Control Engineering和Reed Rebbbbbb Group對(duì)Control Engineering訂閱者進(jìn)行的調(diào)查,調(diào)查涉及工廠和原始設(shè)備生產(chǎn)商(OEM)對(duì)以太網(wǎng)和工業(yè)以太網(wǎng)的當(dāng)前使用情況以及未來(lái)使用計(jì)劃。
tterns of use
對(duì)263名定購(gòu)、推薦和/或購(gòu)買(mǎi)以太網(wǎng)協(xié)議和以太網(wǎng)產(chǎn)品的客戶(hù)進(jìn)行郵件和網(wǎng)絡(luò)調(diào)查,19%以上的人既將其應(yīng)用于工廠又用來(lái)滿(mǎn)足OEM要求,51%的人只用于工廠內(nèi),30%以上的人只用來(lái)滿(mǎn)足OEM要求。
三分之一的被調(diào)查者還沒(méi)有組建或使用網(wǎng)絡(luò)跨職能團(tuán)隊(duì)。然而,對(duì)于那些具有跨職能團(tuán)隊(duì)的,通常60%的人員是工程師。包含在跨職能團(tuán)隊(duì)中的其他部門(mén)的有30%來(lái)自于IT部門(mén),28%來(lái)自于工廠工程維護(hù)部門(mén),20%來(lái)自于生產(chǎn)和工廠管理部門(mén)。
受調(diào)查者被訊問(wèn)了他們是如何使用或者計(jì)劃如何使用工業(yè)以太網(wǎng)專(zhuān)題">工業(yè)以太網(wǎng)。比較普遍的回答是用于數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)(SCADA)(63%)和診斷、測(cè)試和維護(hù)(49%)。同樣在應(yīng)用領(lǐng)域列表前列的還有連續(xù)處理和批量加工(37%),其中連續(xù)處理獨(dú)自占(32%),運(yùn)動(dòng)控制和自動(dòng)設(shè)備占(32%),機(jī)器控制CNC設(shè)備占(31%),物流設(shè)備占(31%)。見(jiàn)所有以太網(wǎng)協(xié)議使用情況附圖。
已經(jīng)投運(yùn)的和計(jì)劃中的以太網(wǎng)連接包括:網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備(79%)、PLC硬件設(shè)備(78%)和PC機(jī)(77%)。對(duì)于那79%的網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備,有84%現(xiàn)在已經(jīng)聯(lián)網(wǎng),16%計(jì)劃在12個(gè)月內(nèi)聯(lián)網(wǎng);對(duì)于PLC硬件設(shè)備,有80%現(xiàn)在已經(jīng)聯(lián)網(wǎng),20%計(jì)劃在12個(gè)月內(nèi)聯(lián)網(wǎng);對(duì)于PC機(jī),有88%現(xiàn)在已經(jīng)聯(lián)網(wǎng),12%準(zhǔn)備聯(lián)網(wǎng)。其他的應(yīng)用還包括I/O產(chǎn)品和系統(tǒng)(67%)、可編程自動(dòng)化控制器(PACs 56%)、變頻器(49%)和分布/混合式控制系統(tǒng)(39%)。
選擇一個(gè)協(xié)議
受訪(fǎng)者選擇不同的以太網(wǎng)協(xié)議進(jìn)行工業(yè)應(yīng)用,本次調(diào)查也對(duì)受訪(fǎng)者進(jìn)行了相關(guān)調(diào)查。在10個(gè)以太網(wǎng)協(xié)議中,TCP/IP協(xié)議和EtherNet/IP協(xié)議高踞排行榜前列,73%的受訪(fǎng)者表示會(huì)在這兩種協(xié)議中選擇使用,選擇Modbus TCP協(xié)議的受訪(fǎng)者也很多,幾乎達(dá)到了半數(shù)(47%)。
在其余的協(xié)議中,23.6%的受訪(fǎng)者選擇UDP協(xié)議,Profinet協(xié)議、高速以太網(wǎng)協(xié)議(HSE)分別達(dá)到20%。使用率在10%附近或低于10%的協(xié)議有:達(dá)到11.4%的SERCOS Ⅲ、達(dá)到10.6%的EtherCAT、達(dá)到8%的Ethernet Powerbbbb和達(dá)到4%的FL-net(OPCN-2),其他的選擇稍高于7%。(在文章結(jié)尾處有各種協(xié)議的百分比圖)
很多的受訪(fǎng)者(88%)已經(jīng)在工廠中采用了工業(yè)以太網(wǎng)專(zhuān)題">工業(yè)以太網(wǎng),而且?guī)缀跛械娜耍?9%)對(duì)它感到滿(mǎn)意或非常滿(mǎn)意。大約1/3的受訪(fǎng)者在2-5年前開(kāi)始使用工業(yè)以太網(wǎng),大約1/4的受訪(fǎng)者在6-10年前就開(kāi)始使用工業(yè)以太網(wǎng)了。14%的受訪(fǎng)者已經(jīng)使用工業(yè)以太網(wǎng)超過(guò)10年。12%的受訪(fǎng)者準(zhǔn)備在工廠中采用工業(yè)以太網(wǎng),并且都將在2年內(nèi)付諸實(shí)踐。
需求最高的特性
在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域,速度是工業(yè)以太網(wǎng)專(zhuān)題">工業(yè)以太網(wǎng)或者以太網(wǎng)協(xié)議的眾多特性中需求最高的。94%的受訪(fǎng)者陳述道他們需要高速的特性,其中95%認(rèn)為高速重要、61%認(rèn)為高速很重要。
其他呼聲較高的特性包括:能與現(xiàn)有以太網(wǎng)設(shè)備接口的能力(86%);具有10/100 Base T/TX以太網(wǎng)物理介質(zhì)(86%);可購(gòu)得使用該協(xié)議的設(shè)備(85%)。在這些特性中,幾乎所有(分別是99%、94%、98%)的受訪(fǎng)者都認(rèn)可了這些特性的重要性。
還有一些其他的特性,超過(guò)3/4的受訪(fǎng)者提及了他們的重要性,包括可升級(jí)性(79%)、是否可用于控制類(lèi)應(yīng)用(79%)、安全性(79%)、協(xié)議是否可以容納大量設(shè)備同時(shí)使用(78%)、將數(shù)據(jù)傳送至上級(jí)系統(tǒng)的便捷性(77%)、是否具有在線(xiàn)培訓(xùn)(77%)、分布的體系結(jié)構(gòu)(76%)、具有無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)奈锢斫橘|(zhì)(76%)、是否可以用于監(jiān)控類(lèi)應(yīng)用(76%)。受訪(fǎng)者對(duì)于各種特性重要程度的反饋請(qǐng)登陸resource.controleng.com的Control Engineering資源中心。
受訪(fǎng)者也對(duì)以太網(wǎng)協(xié)議的特性需求上反映了一些其他的重要信息。60%的受訪(fǎng)者說(shuō)他們熟知哪一種協(xié)議需要搭配哪一種特性,超過(guò)1/4(27%)的受訪(fǎng)者說(shuō)他們對(duì)此知識(shí)豐富或者說(shuō)他們是此方面的專(zhuān)家。超過(guò)半數(shù)(58%)的工業(yè)以太網(wǎng)專(zhuān)題">工業(yè)以太網(wǎng)的安裝都是由控制工程師、工廠工程師或操作工程師完成的,有21%的工作是由第三方集成商完成的,7%的安裝工作由顧問(wèn)完成。
TCP/IP:不是專(zhuān)業(yè)工業(yè)網(wǎng)絡(luò),卻在工業(yè)應(yīng)用中占了主導(dǎo)地位
TCP協(xié)議在工業(yè)以太網(wǎng)專(zhuān)題">工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用中占據(jù)了主導(dǎo)地位,有73%的受訪(fǎng)者正在使用或準(zhǔn)備使用TCP協(xié)議。它是最古老的協(xié)議,用最基本的Webopedia形式定義為?
0;用來(lái)連接Internet上主機(jī)的通訊協(xié)議簇”和“網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸實(shí)質(zhì)上的標(biāo)準(zhǔn)”。Wikipedia描述說(shuō)這個(gè)協(xié)議簇是“層的集合。通過(guò)使用下層提供的服務(wù),每一層都可以解決數(shù)據(jù)傳輸?shù)南嚓P(guān)問(wèn)題并為上層協(xié)議提供明確的服務(wù)”。
互聯(lián)網(wǎng)工程工作小組(IETF)認(rèn)為T(mén)CP/IP協(xié)議同樣是一個(gè)占主導(dǎo)地位的協(xié)議?;ヂ?lián)網(wǎng)工程工作小組是一個(gè)由網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)者、操作者、供應(yīng)商和研究人員組成的團(tuán)體,他們?yōu)榱薎nternet體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展和Internet的正常運(yùn)行而努力?;ヂ?lián)網(wǎng)工程工作小組定期更新協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)擁塞控制算法,他們可以使互聯(lián)網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。IETF的TCP維護(hù)和輔助擴(kuò)展工作組(TCPM WG)繼續(xù)進(jìn)行維護(hù)(漏洞修補(bǔ))、用來(lái)保證TCP功能的協(xié)議和算法的適當(dāng)改動(dòng)、發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)版本、建立TCP路標(biāo)。這個(gè)小組還說(shuō)將著手解決偽裝代碼段所帶來(lái)的連接中斷、數(shù)據(jù)沖突或性能上的問(wèn)題。IETF中與TCP有關(guān)的小組正在對(duì)很多論題廣泛征求意見(jiàn),其中還包括TCP的強(qiáng)壯性。瀏覽更多信息或要發(fā)表評(píng)論請(qǐng)登陸www.ietf.org/heml.charters/tcpm-charter.html。更多定義請(qǐng)登陸www.webopdia.com 和www.wikipedia.com以及www.controleng.com中Control Engineering的科技百科全書(shū)。
IETF
在監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集應(yīng)用中,大多數(shù)工程師已經(jīng)將以太網(wǎng)協(xié)議應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)(SCADA)和工廠診斷、測(cè)試以及維護(hù),當(dāng)使用以太網(wǎng)或工業(yè)以太網(wǎng)專(zhuān)題">工業(yè)以太網(wǎng)時(shí),他們經(jīng)常選擇TCP/IP和EtherNet/IP協(xié)議。工程師和其他部門(mén)的人員(包括IT部門(mén))合作,共同完成一個(gè)系統(tǒng)。這些結(jié)論來(lái)自于近期Control Engineering和Reed Rebbbbbb Group對(duì)Control Engineering訂閱者進(jìn)行的調(diào)查,調(diào)查涉及工廠和原始設(shè)備生產(chǎn)商(OEM)對(duì)以太網(wǎng)和工業(yè)以太網(wǎng)的當(dāng)前使用情況以及未來(lái)使用計(jì)劃。

圖1:工廠中以太網(wǎng)協(xié)議的用途各種各樣,主要的應(yīng)用是數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制
(SCADA)、診斷、檢測(cè)和維護(hù)。
對(duì)263名定購(gòu)、推薦和/或購(gòu)買(mǎi)以太網(wǎng)協(xié)議和以太網(wǎng)產(chǎn)品的客戶(hù)進(jìn)行郵件和網(wǎng)絡(luò)調(diào)查,19%以上的人既將其應(yīng)用于工廠又用來(lái)滿(mǎn)足OEM要求,51%的人只用于工廠內(nèi),30%以上的人只用來(lái)滿(mǎn)足OEM要求。
三分之一的被調(diào)查者還沒(méi)有組建或使用網(wǎng)絡(luò)跨職能團(tuán)隊(duì)。然而,對(duì)于那些具有跨職能團(tuán)隊(duì)的,通常60%的人員是工程師。包含在跨職能團(tuán)隊(duì)中的其他部門(mén)的有30%來(lái)自于IT部門(mén),28%來(lái)自于工廠工程維護(hù)部門(mén),20%來(lái)自于生產(chǎn)和工廠管理部門(mén)。
受調(diào)查者被訊問(wèn)了他們是如何使用或者計(jì)劃如何使用工業(yè)以太網(wǎng)專(zhuān)題">工業(yè)以太網(wǎng)。比較普遍的回答是用于數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)(SCADA)(63%)和診斷、測(cè)試和維護(hù)(49%)。同樣在應(yīng)用領(lǐng)域列表前列的還有連續(xù)處理和批量加工(37%),其中連續(xù)處理獨(dú)自占(32%),運(yùn)動(dòng)控制和自動(dòng)設(shè)備占(32%),機(jī)器控制CNC設(shè)備占(31%),物流設(shè)備占(31%)。見(jiàn)所有以太網(wǎng)協(xié)議使用情況附圖。

圖2:以太網(wǎng)協(xié)議應(yīng)用最普遍的場(chǎng)合是監(jiān)控或者數(shù)據(jù)采集,和控制層面上。
已經(jīng)投運(yùn)的和計(jì)劃中的以太網(wǎng)連接包括:網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備(79%)、PLC硬件設(shè)備(78%)和PC機(jī)(77%)。對(duì)于那79%的網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備,有84%現(xiàn)在已經(jīng)聯(lián)網(wǎng),16%計(jì)劃在12個(gè)月內(nèi)聯(lián)網(wǎng);對(duì)于PLC硬件設(shè)備,有80%現(xiàn)在已經(jīng)聯(lián)網(wǎng),20%計(jì)劃在12個(gè)月內(nèi)聯(lián)網(wǎng);對(duì)于PC機(jī),有88%現(xiàn)在已經(jīng)聯(lián)網(wǎng),12%準(zhǔn)備聯(lián)網(wǎng)。其他的應(yīng)用還包括I/O產(chǎn)品和系統(tǒng)(67%)、可編程自動(dòng)化控制器(PACs 56%)、變頻器(49%)和分布/混合式控制系統(tǒng)(39%)。
選擇一個(gè)協(xié)議
受訪(fǎng)者選擇不同的以太網(wǎng)協(xié)議進(jìn)行工業(yè)應(yīng)用,本次調(diào)查也對(duì)受訪(fǎng)者進(jìn)行了相關(guān)調(diào)查。在10個(gè)以太網(wǎng)協(xié)議中,TCP/IP協(xié)議和EtherNet/IP協(xié)議高踞排行榜前列,73%的受訪(fǎng)者表示會(huì)在這兩種協(xié)議中選擇使用,選擇Modbus TCP協(xié)議的受訪(fǎng)者也很多,幾乎達(dá)到了半數(shù)(47%)。
在其余的協(xié)議中,23.6%的受訪(fǎng)者選擇UDP協(xié)議,Profinet協(xié)議、高速以太網(wǎng)協(xié)議(HSE)分別達(dá)到20%。使用率在10%附近或低于10%的協(xié)議有:達(dá)到11.4%的SERCOS Ⅲ、達(dá)到10.6%的EtherCAT、達(dá)到8%的Ethernet Powerbbbb和達(dá)到4%的FL-net(OPCN-2),其他的選擇稍高于7%。(在文章結(jié)尾處有各種協(xié)議的百分比圖)
很多的受訪(fǎng)者(88%)已經(jīng)在工廠中采用了工業(yè)以太網(wǎng)專(zhuān)題">工業(yè)以太網(wǎng),而且?guī)缀跛械娜耍?9%)對(duì)它感到滿(mǎn)意或非常滿(mǎn)意。大約1/3的受訪(fǎng)者在2-5年前開(kāi)始使用工業(yè)以太網(wǎng),大約1/4的受訪(fǎng)者在6-10年前就開(kāi)始使用工業(yè)以太網(wǎng)了。14%的受訪(fǎng)者已經(jīng)使用工業(yè)以太網(wǎng)超過(guò)10年。12%的受訪(fǎng)者準(zhǔn)備在工廠中采用工業(yè)以太網(wǎng),并且都將在2年內(nèi)付諸實(shí)踐。
需求最高的特性
在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域,速度是工業(yè)以太網(wǎng)專(zhuān)題">工業(yè)以太網(wǎng)或者以太網(wǎng)協(xié)議的眾多特性中需求最高的。94%的受訪(fǎng)者陳述道他們需要高速的特性,其中95%認(rèn)為高速重要、61%認(rèn)為高速很重要。
其他呼聲較高的特性包括:能與現(xiàn)有以太網(wǎng)設(shè)備接口的能力(86%);具有10/100 Base T/TX以太網(wǎng)物理介質(zhì)(86%);可購(gòu)得使用該協(xié)議的設(shè)備(85%)。在這些特性中,幾乎所有(分別是99%、94%、98%)的受訪(fǎng)者都認(rèn)可了這些特性的重要性。
還有一些其他的特性,超過(guò)3/4的受訪(fǎng)者提及了他們的重要性,包括可升級(jí)性(79%)、是否可用于控制類(lèi)應(yīng)用(79%)、安全性(79%)、協(xié)議是否可以容納大量設(shè)備同時(shí)使用(78%)、將數(shù)據(jù)傳送至上級(jí)系統(tǒng)的便捷性(77%)、是否具有在線(xiàn)培訓(xùn)(77%)、分布的體系結(jié)構(gòu)(76%)、具有無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)奈锢斫橘|(zhì)(76%)、是否可以用于監(jiān)控類(lèi)應(yīng)用(76%)。受訪(fǎng)者對(duì)于各種特性重要程度的反饋請(qǐng)登陸resource.controleng.com的Control Engineering資源中心。
受訪(fǎng)者也對(duì)以太網(wǎng)協(xié)議的特性需求上反映了一些其他的重要信息。60%的受訪(fǎng)者說(shuō)他們熟知哪一種協(xié)議需要搭配哪一種特性,超過(guò)1/4(27%)的受訪(fǎng)者說(shuō)他們對(duì)此知識(shí)豐富或者說(shuō)他們是此方面的專(zhuān)家。超過(guò)半數(shù)(58%)的工業(yè)以太網(wǎng)專(zhuān)題">工業(yè)以太網(wǎng)的安裝都是由控制工程師、工廠工程師或操作工程師完成的,有21%的工作是由第三方集成商完成的,7%的安裝工作由顧問(wèn)完成。
TCP/IP:不是專(zhuān)業(yè)工業(yè)網(wǎng)絡(luò),卻在工業(yè)應(yīng)用中占了主導(dǎo)地位
TCP協(xié)議在工業(yè)以太網(wǎng)專(zhuān)題">工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用中占據(jù)了主導(dǎo)地位,有73%的受訪(fǎng)者正在使用或準(zhǔn)備使用TCP協(xié)議。它是最古老的協(xié)議,用最基本的Webopedia形式定義為?
互聯(lián)網(wǎng)工程工作小組(IETF)認(rèn)為T(mén)CP/IP協(xié)議同樣是一個(gè)占主導(dǎo)地位的協(xié)議?;ヂ?lián)網(wǎng)工程工作小組是一個(gè)由網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)者、操作者、供應(yīng)商和研究人員組成的團(tuán)體,他們?yōu)榱薎nternet體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展和Internet的正常運(yùn)行而努力?;ヂ?lián)網(wǎng)工程工作小組定期更新協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)擁塞控制算法,他們可以使互聯(lián)網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。IETF的TCP維護(hù)和輔助擴(kuò)展工作組(TCPM WG)繼續(xù)進(jìn)行維護(hù)(漏洞修補(bǔ))、用來(lái)保證TCP功能的協(xié)議和算法的適當(dāng)改動(dòng)、發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)版本、建立TCP路標(biāo)。這個(gè)小組還說(shuō)將著手解決偽裝代碼段所帶來(lái)的連接中斷、數(shù)據(jù)沖突或性能上的問(wèn)題。IETF中與TCP有關(guān)的小組正在對(duì)很多論題廣泛征求意見(jiàn),其中還包括TCP的強(qiáng)壯性。瀏覽更多信息或要發(fā)表評(píng)論請(qǐng)登陸www.ietf.org/heml.charters/tcpm-charter.html。更多定義請(qǐng)登陸www.webopdia.com 和www.wikipedia.com以及www.controleng.com中Control Engineering的科技百科全書(shū)。
IETF

圖3:Ethernet/IP 的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),和其他CIP 網(wǎng)絡(luò)一樣,遵循開(kāi)放
式系統(tǒng)互聯(lián)模型(OSI)。
本文標(biāo)簽:工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議應(yīng)用
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