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4 种常见的工业自动化协议,用于连接工厂车间的嵌入式计算机


围绕工业4.0及其最新的智能制造技术驱动力的案例屡见不鲜。通过使用更快、更好的技术,利用实时决策和数据分析,一些最大的工业制造应用程序处于应对重大挑战的最前沿;这现在包括高效的处理器性能,它是分散的,较少依赖与主要数据中心或基础设施的直接通信。这种新的转变为利用实时监控、记录甚至实时决策能力的工业自动化应用程序提供了巨大的好处;工厂基础设施中利用自动化和机器人技术的快速部署模型。例如, 除了较新的自动化技术之外,还有一些关键的基本工业计算协议已被标准化,以实现工业计算机、传感器和设备之间的高效通信拓扑,这些协议被实施到制造业的自动化工业控制架构中。这些通用协议对于了解工厂车间的工业设备如何连接到驱动关键通信系统以实现稳定运行和生产的中央可编程逻辑控制器或“PLC”至关重要。

什么是现场总线协议?

为了有效控制和管理复杂自动化工业环境中所需的所有设备和传感器,现场总线被创建为所使用的通信协议系列。工厂运营(例如制造装配线)的关键要求之一是实时分布式控制和层次结构。例如,可以使用温度传感器在温度超过某个阈值时触发警报;当该警报触发时,需要将信号传输到适当的设备,以便采取行动。如果信号传输有任何延迟,结果可能是灾难性的。现场总线协议旨在解决在工业工厂中连接多个设备的一些独特挑战。

什么是PROFIBUS 协议?

过程现场总线是当今自动化过程工业中使用最广泛的现场总线。目前使用的PROFIBUS 有两种变体:PROFIBUS DP PA。比较常用的协议是PROFIBUS DPDecentralized Peripherals);这用于在控制器和用于生产自动化应用的各种传感器/执行器之间进行通信。PROFIBUS PA(过程自动化)主要用于监控测量设备。DPPA共享相同的协议,因此它们可以互换使用。除了实时控制信号外,使用PROFIBUS的好处之一是其在设备之间发送的大量诊断消息;这使操作员能够实时监控每个设备的健康状态,以进行预防性维护。

什么是EtherCATEtherNet/IP PROFINET协议?

   由于基于以太网的通信网络的普及,基于以太网技术开发了更新和现代的现场总线协议:EtherCATEtherNet/IP PROFINET。这些协议在数据链路/网络层使用相同的标准以太网电缆,但改变了应用层,使其更适合工业自动化和过程控制。这些基于以太网的现场总线的两个主要优点是:速度和设备的最大数量。由于这些协议使用相同的以太网物理层,因此速度可高达1Gbps,而PROFIBUS 的最高速度为12Mbps。对于EtherCAT,最大设备数量为65,536,而对于EtherNet/IP PROFINET,它几乎是无限的。由于其高传输速度,这些协议提供极短的周期时间(小于100 微秒),这意味着所有设备之间的时间同步非常精确(小于1 微秒)。对于要求控制器和设备之间接近实时更新和同步的工厂应用,这些协议用于支持PROFIBUS CANopen

CANopen 协议是什么?

   该协议主要是为运动控制系统开发的;CANopen 的主要应用是电机和机器人控制器。CANopen 基于CANbus 协议,主要用于汽车应用。该协议的优势在于它可以利用CANbus 中使用的现有硬件和电缆。CANopen 位于PROFIBUS 和各种基于以太网的现场总线之间,最高速度为1Mbps,最多可连接127 个设备。


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