工业以太网:道阻且长

毫无疑问,工业以太网已经成为不可替代的工业通讯技术趋势。从今年本刊连续举办的第三届工业以太网(上海站)论坛,以及即将于本月召开的北京站以太网论坛前期情况来看,大多数用户对工业以太网的基本面都已了解,并且有接近一半的听众用户都已经采用该技术,而大约30%即将采用,一些用户甚至开始关注无线技术。不过在这里,笔者想强调的是,工业以太网尽管已经解决了很多诸如确定性、实时性等技术问题,但在某些领域某些情况下,仍然遭到了传统总线和串行通信技术的强有力“狙击”,暂时无法替代。

首先是众多非兼容工业以太网技术的传统自动化硬件仍然是当前工业现场的主要安装基础。 对于现场总线产品而言,其向下兼容性优势显而易见,与传统PLC和DCS系统集成也更容易。从用户角度看,除非新建项目,目前所运行的大多数工厂设备都已有多年历史,在正常运转的情况下就没有改变通讯网络的必要。以市场上PLC份额领先的西门子S7系列为例,也可以看出西门子只是最近2年才开始逐步更新推出支持以太网通信的PLC(如最新的S7-1200),显得较为“保守”。

在技术层面,以太网还面临其他一些问题。诸如面对常见的星型结构通信,每10个传统设备的星型联网就需要至少一台12口交换机,成本比较高,除非每个设备都集成交换功能,直接实现环网。由此来看,仍然还是一个传统设备更新的成本问题。同时,星型结构网络的供电也是障碍之一,因为采用PoE供电则还无法同时为众多现场设备同时供电,而如果单独为每个设备供电,则又将带来布线工作和成本的困扰。

对于像离散型I/O和小型PLC的少量数据传输情况,以太网有“大材小用”之嫌。尽管采用以太网让整体通讯速度提高了,但其通信协议层的过多要求反而带来了额外网络负载与处理时间,对简单通信而言实在得不偿失。对于这种情况,最好的解决方案就是利用设备层网络通信协议——如AS-i, DeviceNet, Profibus-DP, CANopen, CompoNet, IO Link和Modbus。

当然,还有用户越来越关心的网络安全问题。开放的以太网络显然更容易受到网络攻击,解决办法之一就是隔离办公以太网络与工业以太网络,但这也会增加成本。

工业以太网与仍有生命力的传统通讯方式,谁将最终胜出?这个问题实际已经争论多年,即便现在,笔者认为仍然无法给出准确答案,用户要做的,只能是权衡自身的多种需求因素权重,也许最适合的才会是留下来的。

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傅昆 Kenny Fu

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