传感器级别的以太网

这是工厂自动化传感器和过程控制仪器市场的令人兴奋的时刻,因为以太网演化以更广泛地使用制造。使用2线工业以太网产品可用,以太网通信即使是可行的

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迈克尔·鲍恩,PI北美执行董事
迈克尔·鲍恩,PI北美执行董事

在过去十年中,基于以太网的工业网络的采用迅速增长。虽然传统上用于收集多个输入和输出,从现场级别到控制器级别或更高级别,但人们总是希望得到更多的数据,甚至一直到传感器级别。

对更多数据的需求有助于解释像IO-Link这样的技术的指数级增长。以太网的熟悉性和透明性一直吸引着传感器级别的用户使用,以避免协议转换和网关。但是以太网在这个级别上使用从来没有意义,因为以太网接口的成本和资源对于廉价的传感器来说是望而却步的。

但是,如果以太网变得更便宜且资源密集的实施,会发生什么?

单对以太网
截至2019年11月,IEEE在802.3cg-2019下具有标准化的单对以太网(SPE),也称为10Base-T1L。现在它只是在能够通过这种物理层(PHY)进行通信的市场上的筹码前的时间问题。随着对SPE的工厂自动化外的其他行业,预计规模经济将降低这些芯片的成本。例如,SPE对楼宇自动化市场非常有吸引力。随着自动驾驶汽车和信息娱乐系统的出现,汽车汽车可能是另一个可行的市场。

因此,如果SPE接口的成本能够降低到有意义的程度,甚至可以在传感器级别安装,那么新的世界就开始了。从工厂自动化的角度来看,以太网的优点在于它能够传输多个协议,每个协议都适合它们的任务。例如,像Profinet这样的轻量级协议可以用来交换I/O数据,而像OPC UA或MQTT这样的其他协议可以同时被用来将数据发布到代理,由代理决定数据的相关性和路由位置。

高级物理层
不幸的是,那些基于SPE的新世界主要限于工厂自动化应用。在过程控制应用中,危险环境通常存在,SPE比今天的标准4线以太网更好。要为这些情况创建解决方案,IEC正在研究名为Advanced物理层(APL)的本质安全版本。它在IEC 60079-47下正式化,也称为2-WISE(2线本质安全以太网)。

虽然前面提到的以太网的好处(透明、简单、熟悉)仍然适用,但对过程控制行业的最大吸引力是带宽。即使是10Mbps (APL将运行的速度)也比今天使用的任何其他通信方法都要高出几个数量级。而如今的仪器,在过去的十年里已经变得更加功能丰富,随着它们产生越来越多的数据,现在有很多要说的。

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