不久前，自动化行业的许多人坚持认为以太网永远不会扩展到传感器级别；该仪器和传感将始终保留在现场总线范围内。今天，事实上，以太网正在入侵自动化系统末端最小的设备，但如何最好地做到这一点仍在激烈辩论中。
随着确定性以太网协议和零故障切换冗余协议的出现，一些行业供应商认为，开发与以太网/IP（由ODVA管理的以太网协议）连接的传感器的时机已经成熟。其他供应商没有以太网传感器的计划，称IO-Link、HART或WirelessHART可以将传感器连接到控制系统，并从那里连接到以太网网络。一些为流程工业提供服务的供应商支持潜在的新标准，这些标准可以通过现场总线连接将以太网提升到传感级别。
包括传感器和I/O驱动器在内的以太网终端设备将“在未来的连接性业务战略中发挥关键作用，”Chantal Polsonetti副总裁写道ARC咨询集团，以今年早些时候的博客文章．她关注工业物联网(IIoT)领域，包括工业以太网交换机和设备。她说，为了扩大企业分析能力的覆盖范围，工业以太网必须扩展到自动化链的最后设备:传感器和I/O。
由于高管们希望在更高程度上利用工厂的信息进行业务决策，他们将注意力转向传感器和I/O等终端设备能够提供的粒度智能和性能能力。Polsonetti写道，将数据输送到基于云的应用程序的能力进一步推动了对以太网支持的终端设备的需求，这些终端设备能够实现大数据吞吐量和基于标准的集成任务，这些任务超出了大多数专用的传统自动化网络的能力。
工业以太网设备能够满足工业物联网和工业4.0的需求，“巩固其作为未来工业网络平台首选的地位，”Polsonetti补充道。“这两项计划都依赖连接和集成来推动关键的业务驱动，比如减少机器停机时间和生产灵活性，而以太网和无线将成为实现这些目标的主要推动者。”
定位:开始的地方
自动化供应商Turck仅仅在一年多前，随着RS-107/108和RM-105/106以太网/IP编码器的发布，它在传感器级别上首次涉足以太网。
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| 早期发布的RM-105/106以太网/IP编码器 去年，图尔克首次涉足以太网 传感器的水平。来源:Turck |
图尔克副总裁Tony Udelhoven说，工业以太网的进步使新的传感器应用成为可能。“人们认为以太网将停留在网络层面，用于幕后情报收集。但随着网络速度的提高，数据可以以应用程序的速度从传感器或行动点获取。”他补充道。“在此之前，会有延迟，所以你需要提前计划以解释信息。”
在过去，工业以太网在自动化方面的挑战一直是实现所需的速度，Matt Hankinson同意MTS传感器．通常，在网络上交换的以太网包在自动化应用程序所需的水平上不会具有一致的交付时间。此外，不同类型的组件的要求也不同。例如，驱动器和其他高速设备可能需要1毫秒或更快的更新时间。他说，其他设备，如控制器或终端，可能只需要10-100毫秒的更新。
MTS传感器将以太网/IP连接到其RH和RP高精度线性位置传感器模型上，这是该公司r系列磁致伸缩传感器的一部分。MTS根据ODVA的EtherNet/IP CT12复合一致性测试修订对该系列进行了重新认证，使升级后的设备能够与更广泛的EtherNet/IP兼容硬件接口。
Udelhoven说，Turck编码器提供具有设备级环（DLR）功能的紧凑型以太网/IP编码器。他补充说，对于需要反馈的位置应用，编码器是一种基于光学的产品，具有电子多圈功能，可供使用以太网/IP和通用工业协议（CIP）接口的客户使用。常见应用包括汽车生产、物流、金属加工、纺织应用以及印刷和包装机械。
Hankinson表示，工业以太网在工厂环境中的传感器连接方面也有发展潜力，因为它可以在恶劣的制造环境中提供屏蔽和坚固性。
成本考虑
Udelhoven说，尽管以太网传感器在未来可能会变得更加普遍，但并不是所有类型的传感器都能接入以太网。他说:“我们正在考虑其他传感器技术，我们可以在这些技术中提供以太网。”“但目前我们唯一拥有的是旋转编码器，它可以实现速度、方向和速度，并设置限制警报。”
成本是一个很大的考虑因素。Udelhoven说：“一个感应式接近传感器，基本上是一个感应目标的开关——我无法想象启用以太网，因为它的成本不足以让你从中得到什么。”。
另一方面，对于需要配置、诊断和设置的复杂设备，以太网可以提供价值，Udelhoven说，并以温度传感器为例。他说：“它最简单的形式是感应温度。但是可以配置某些传感器，使过程的温度保持在一定的范围内。”。这需要手动编程。如果它与以太网/IP集成，则可以通过IP网络进行配置
公司产品经理桑德罗·昆特罗（Sandro Quintero）表示，从长远来看，成本是一个相当大的因素，可能会阻止以太网在传感器层面取得很大进展费斯托. 他说：“我认为以太网是通信协议或控制器的一种趋势，但不是传感器级的。”。
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| 标准化的IO链路技术使与传感器和执行器的通信变得简单而经济。IO链路支持现场设备和自动化系统之间的点对点通信。资料来源：费斯托 |
对于具有大量传感器的离散应用，如包装或汽车，对于公司来说，用ip支持的设备替换现有的仪器是太昂贵了，Quintero说。他补充说，IO-Link设备通信协议很可能用于为这些应用连接现场设备。
IO-Link使现场设备和自动化系统之间的点对点通信成为可能。它连接离散应用程序的现场设备，而HART和WirelessHART连接过程应用程序中的现场设备。所有三个协议都与以太网网络一起工作，将传感器连接到控制系统和业务级企业系统。
IO-Link允许用户“随时了解传感器的工作情况，”Quintero说。“你可以用IO-Link监测传感器。当系统仍在运行时，您可以更改传感器参数。它可以很容易地安装到设备上。”
IO-Link是第一个作为国际标准（IEC 61131-9）采用的I/O技术，用于与传感器和执行器进行通信，并允许不同制造商的设备相互通信。
处理推送
与此同时，流程工业中的一些人正在研究其他方法，以便在他们的自动化环境中将以太网驱动到传感级别。由于较旧的技术和线路要求，这可能很困难。
“目前，在自动化系统的边缘存在着以太网缺口，”华为的开发和集成服务主管Jörg Hähniche表示豪泽Endress +流程解决方案．“我们的愿景是一个从云到现场设备的单一网络范例。”
Hähniche表示，工业以太网可以桥接信息技术(IT)和操作技术(OT)、大多数控制器和用户界面以及许多现场应用，但许多实际问题限制了以太网在流程工业领域边缘的使用。他指出，电线的距离只有100米，而且使最小的组件支持以太网的实现成本很高。
目前，各种各样的非以太网解决方案(通常是总线或点对点链路)增强了以太网。但是，Hähniche补充说，这种混合系统存在的问题包括:应用网关和代理的额外复杂性、对许多网络技术的专门技能的需求，以及工业物联网和相关使用缺乏与ip相关的协议聚合。
流程工业需要一个行业标准，以确保旧的现场总线和网关设备可以连接到以太网。Hähniche为IEEE 802.3cg标准化项目服务，该项目旨在为10 Mbps单双绞线以太网体系结构制定标准，这是对已经建立的单双绞线体系结构的超越，他说。该标准旨在通过启用现场总线组件以太网连接自动化系统的所有方面。
这种标准将特别有利于工艺应用，现场设备和现场开关之间的距离为200米，而不是目前标准设定的100米。Hähniche说，这将使以太网更容易达到传感器级别，而不需要建立一个昂贵的(和全新的)专门启用传感器的系统。标准化的以太网设备将意味着更容易的初始设置和更低的设置成本，因为不需要处理额外的组件、网关或代理，他补充道。
Hähniche和其他行业合作伙伴希望该标准能在2019年底前被采用，芯片制造商和其他公司将在那之后不久开始制造符合标准的技术。
无论这些潜在的解决方案如何发展，自动化行业的人都在寻找一种方法，在自动化边缘利用以太网。网络系统到达这些设备只是时间问题。
