【儀表網(wǎng) 行業(yè)科普】工業(yè)通信網(wǎng)絡正不斷發(fā)展以改善制造企業(yè)的運營效率，工業(yè)以太網(wǎng)在其中發(fā)揮著關鍵作用。
自誕生以來，網(wǎng)絡技術及其在工業(yè)自動化中的應用一直在不斷發(fā)展和適應。它們通過增值標準、協(xié)議和創(chuàng)新，幫助制造企業(yè)解決不同的工程需求。在采用工業(yè)網(wǎng)絡行業(yè)的新解決方案后，它們擴大了控制工程領域的創(chuàng)新機會。
01 工業(yè)通信是如何發(fā)展的？
50多年前，第三次工業(yè)革命之初，模擬電子技術向數(shù)字電子技術轉變，獲得了第一批通信標準的支持。例如，RS-232串行通信標準，提供了兩個設備之間的點對點數(shù)據(jù)傳輸。隨著具有前瞻性思維的工業(yè)參與者接受這一轉變，他們開始努力解決一些緊迫問題，比如，使車間設備能夠遠距離發(fā)送信號并相互通信。
為了滿足這些需求，在不到30年的時間里，隨著控制器局域網(wǎng)(CAN)系統(tǒng)和現(xiàn)場總線的推出，網(wǎng)絡技術發(fā)生了重大轉變。這些技術開創(chuàng)了一個更加復雜和相互連接的通信時代，從而導致了工業(yè)以太網(wǎng)的興起。
由于其無處不在的特性，工業(yè)以太網(wǎng)使更多的傳感器、控制設備和網(wǎng)絡節(jié)點能夠高速共享大量數(shù)據(jù)。它還具有效率、靈活性、遠程訪問、診斷和更快聯(lián)網(wǎng)等方面的潛在收益。得益于這些關鍵機遇，工業(yè)以太網(wǎng)成為幾乎所有工業(yè)應用的基礎傳輸技術。2018年，在工廠自動化領域新安裝的節(jié)點數(shù)量上，工業(yè)以太網(wǎng)超過了傳統(tǒng)的現(xiàn)場總線。
02 工業(yè)以太網(wǎng)的未來趨勢
工業(yè)通信技術和工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展并沒有就此止步。隨著制造企業(yè)能夠通過工業(yè)以太網(wǎng)創(chuàng)建更多數(shù)字化和更先進的自動化設置，他們繼續(xù)推進車間的發(fā)展，從而提出了新的要求。這些需求包括能夠在網(wǎng)絡上容納越來越多的設備，以更高的速度處理不斷增加的數(shù)據(jù)流量，提高準確性和精確度，以及促進不同供應商之間的數(shù)據(jù)共享。
為了滿足這些不斷增長的需求，工業(yè)以太網(wǎng)技術不斷發(fā)展，提高了性能并融入了創(chuàng)新功能。雖然在過去，10 Mbps足以滿足網(wǎng)絡速度和帶寬需求，但它很快就被大多數(shù)應用淘汰了，自動化供應商、專家和用戶開始采用100 Mbps，甚至是1 Gbps。帶寬的增加對于支持開發(fā)更具競爭力的產(chǎn)品以滿足日益增長的數(shù)據(jù)驅(qū)動型業(yè)務需求至關重要。
另一個重要趨勢是向開放的、獨立于供應商的網(wǎng)絡技術轉變。以前，專有解決方案最常見。采用這些技術的用戶會發(fā)現(xiàn)自己被綁定到某個供應商的生態(tài)系統(tǒng)中，很難集成不同制造商的設備，從而使其功能受限。因此，更具互操作性的替代方案越來越受歡迎。這些替代方案使系統(tǒng)集成商和最終用戶能夠靈活地選擇適合特定需求和預期應用的自動化產(chǎn)品。設備供應商也從這一轉變中受益，因為他們支持與更廣泛的設備兼容，并建立協(xié)同合作。
隨著控制工程和工業(yè)自動化需求的不斷發(fā)展，以太網(wǎng)技術也在不斷發(fā)展，為成功的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)框架提供更高的速度、準確性、互操作性和適應性。隨著企業(yè)努力實施更智能的數(shù)字化制造實踐，對于控制工程領域網(wǎng)絡技術的進一步調(diào)整和創(chuàng)新變得非常必要。
這種高度互聯(lián)的IIoT裝置的愿景，可以通過時間敏感型網(wǎng)絡(TSN)實現(xiàn)，TSN是IEEE 802.1規(guī)范定義的以太網(wǎng)功能的最新擴展。它根據(jù)IEEE 802.1 AS標準，提供準確的分布式時間同步，并根據(jù)IEEE 802.1Qbv實現(xiàn)數(shù)據(jù)流量優(yōu)先級、調(diào)度和排隊功能。
這些功能使網(wǎng)絡基礎設施能夠支持最苛刻的高速應用，確保確定性通信，同時為廣泛的互連提供堅實可靠的平臺。這些功能有助于創(chuàng)建統(tǒng)一的IIoT環(huán)境，在該環(huán)境中，任何類型的數(shù)據(jù)都可以共享，無論其原始域如何，以支持自動化和有效的數(shù)據(jù)驅(qū)動型決策。
TSN工業(yè)自動化一致性協(xié)作組織 (TIACC) 的成立等最新進展一直在促進供應商中立的全行業(yè)一致性。這與其它舉措一道，旨在滿足市場對同一網(wǎng)絡中不同協(xié)議共存的需求，促進供應商之間的合作，以驗證其TSN兼容解決方案，從而提高互操作性。
雖然總體來講，工業(yè)以太網(wǎng)和工業(yè)網(wǎng)絡已經(jīng)取得了長足的進步，但如果認為它們已經(jīng)走到了進化之旅的盡頭，那就太天真了。下一代的創(chuàng)新已經(jīng)出現(xiàn)，如連接車間、企業(yè)和整個供應鏈的無線通信等趨勢。其他趨勢還包括單對以太網(wǎng) (SPE) 和以太網(wǎng)供電 (PoE) 支持者所倡導的簡化網(wǎng)絡要求。
不過，總會有意想不到的發(fā)展空間。新的用戶需求和應用可能要等到企業(yè)數(shù)字化轉型成熟后才能顯現(xiàn)出來。這將使自動化專家、機器制造商和最終用戶受益。它將推動控制工程和工業(yè)網(wǎng)絡的進一步發(fā)展。隨著工業(yè)網(wǎng)絡適應新的挑戰(zhàn)和創(chuàng)新，它的未來更令人興奮。
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