不久前,关于工业以太网的普遍思考是,标准的10/100以太网对于高速运动控制以外的大多数植物地板应用都很好。但这是在行业专注于物联网(IoT)和行业4.0之前。工业物联网计划随附的连接量增加以及所有流动的数据引发了有关千兆工业以太网及其在制造业中更广泛潜力的新问题。
作为CC-Link IE的代表,即工业千兆以太网协议,罗伯特·米勒(Robert Miller),美洲总监CC-Link Partners协会(CLPA),指出了千兆以太网应考虑在行业中更广泛使用的三个原因。这些原因是:带宽,网络安全和速度/决定论。
带宽
米勒说,CC-Link IE在IEEE 802.3以太网中的基础允许将其用于环,线和星形拓扑。“此外,可以将线路和星形拓扑结合起来,以提供提供最大应用灵活性的系统。环和线路连接特别吸引人,因为它们允许简单的雏菊链接设备,这意味着可以避免网络开关的增加成本和复杂性。”
米勒还指出,作为自动化的开放式千兆以太网标准,CC-Link IE提供了“与当今其他类似协议相比,性能提高约10倍。此外,CC-Link IE具有1 Gbps的最高带宽,可提供将最渴望数据的过程连接在一起所需的性能。”
网络安全
Miller引用了基于标准TCP/IP/IP)构建的工业以太网协议中的安全漏洞,Miller指出,CC-Link IE IE将OSI层次结构的物理和数据链接结合了开放协议,该协议扩展了从网络到应用程序层。他说:“结果是CLPA合作伙伴可以自由实施的开放但受控的知识基础,但减少了未经授权使用的情况。”
认识到需要与网络上标准TCP/IP(UDP/IP)流量进行交互的需求,Miller指出,CC-Link IE支持具有“封装TCP/IP(UDP/IP)数据包的能力,可以通过网络进行传输,从而使该流量通过CC-Link IE系统进行隧道。”
他补充说,除了标准I/O控制外,CC-Link IE还提供了安全性(SIL3),运动控制和能量管理。“这使CLPA能够提供具有成本效益,简化,平坦的网络体系结构,可满足离散行业中所有应用程序的需求。”
速度/决定论
基于共享内存模型,CC-Link IE的通信技术允许网络上的所有设备占据控制器内存的区域。结果,要与每个人进行通信,只需要“更改与相关设备相对应的区域中的数据值”。“网络会通过标准循环(或同步)通信自动处理流量。
米勒说,当通信从设备发送到控制器时,相反的过程会反向发生。对于高优先级,诸如警报或较低的优先级非循环传输(例如诊断信息),替代性瞬态(或异步)在CC-link IE中可用的替代瞬态(或异步) - 通信方法。他说:“这项技术的设计使得即使高水平的瞬态流量也不会影响确定性的常规循环通信,这意味着正常的系统功能不会受到损害,并且扫描周期是完全确定性的。通过令牌传递方法可以实现确定性的性能,从而允许可靠的系统操作。实际上,这允许网络更新时间在几十微秒内发生,具体取决于系统大小和配置。CC-Link IE还允许使用冗余控制器,因此即使是控制器故障也不一定会导致生产损失。”