工业上从模拟信号到数字现场总线的转变无异于范式的转变。使用数字现场总线,用户可以运行一根电缆,而不是运行25根独立的电缆,从而真正创建一个网络。与4-20 mA范围内的单个标量值不同,用户现在可以拥有一个实际值+单位和状态信息。
如果说从模拟现场总线到数字现场总线的转变是一种范式转变,那么从现场总线到工业以太网的转变则通过启用以前不可能实现的功能提供了一次机会转变。
像数字现场总线一样,工业以太网是关于创建自动化网络;不同的是,工业以太网将网络扩展到控制工程师的范围之外。为了更好地理解这种差异,请考虑安全应用程序。在过去,除了现有的自动化网络外,还需要一个单独的、专用的接触器和继电器安全系统。如今,所有这些接触器都可以连接到工业以太网,从而消除了额外的线路。用户也可以用安全逻辑控制器替换许多继电器。差异还不止于此。
由于以太网是一种商业技术,因此工业以太网是一种可被其他设备使用的基础设施,从而使大数据量的传输成为可能。在市场上的工业以太网选项中,Profinet是目前唯一支持完整实时频谱的标准——从高性能机器的硬实时需求(对IP通信具有必要的开放)到自动化系统和更高级别IT系统中的实时大数据量传输。
工业以太网在工业中的能力可以在混合工业应用中看到。在这方面,工业以太网的采用是由更强大的可编程逻辑控制器(plc)的引入所驱动的,plc在某些情况下可以取代分布式控制系统(dcs)。加上并非所有这些安装都需要本质安全性(可以由Profibus PA提供),以太网作为网络骨干网正在迅速普及。
这些混合工业装置常常有助于发展“自动化孤岛”,每台机器执行特定的任务。Profinet在这里表现得很好,特别是因为对决定论的高需求。此外,Profinet可以用于链接这些自动化孤岛,以进行水平集成,并提供数据,以便将垂直集成到企业中。
即使在本质安全要求严格的连续过程应用中,以太网也正在取得进展。这些系统通常结构复杂,由不同的子系统与众多的设备和不同的拓扑、制造商和技术组成。工厂所有者和经营者迫切希望这种复杂性得到协调,数据和信息系统得到充分集成,并更易于处理。使用基于以太网的协议可以通过允许无缝传输丰富的元数据来解决这些问题。
在连续加工工业的危险区域中,通过Profibus PA到Profinet的标准化代理处理数据可以看到工业以太网入侵的一个例子。许多人预计,在不久的将来,本质安全的双线以太网物理层将可用,从而消除对此类代理的需要。到那时,数据透明度将达到最大化。
正如我们之前所说:“如果工业互联网是‘什么’,那么工业以太网就是‘如何’。”’”这句话今天听起来仍然正确。通过将赌注押在基于以太网的协议上,我们可以确保连通性——即使我们不确切地知道未来会发生什么。