工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)提升機(jī)械控制水平
目前所出現(xiàn)的新的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議幾乎都是基于以太網(wǎng)的技術(shù)，不過(guò)最近兩大主要的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)組織??ODVA與Profibus國(guó)際組織都宣布正在各自擴(kuò)展一種非以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，一種底層的比特級(jí)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)規(guī)范。其中，ODVA公布了其最新的CompoNet規(guī)范，而Profibus國(guó)際組織則公布了其IO- Link集成規(guī)范。盡管兩種技術(shù)差別甚多，不過(guò)重點(diǎn)都是圍繞低成本的應(yīng)用需求。
IO-Link與CompoNet相互之間絕不是競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，它們其實(shí)是對(duì)各自的現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的完善和擴(kuò)展，通過(guò)不同的途徑提高各自工業(yè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)用價(jià)值。IO-Link利用現(xiàn)有的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接技術(shù)增加網(wǎng)絡(luò)效率，增加設(shè)備間的信息交換能力。另一方面，CompoNet則針對(duì)相對(duì)昂貴的其他網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提供一種低成本的機(jī)械控制方案。同時(shí)，對(duì)于欠完善的網(wǎng)絡(luò)而言，CompoNet憑借其優(yōu)良特性也是一種具有吸引力的解決手段。
多年以來(lái)，低成本的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)一直由AS-i這一比特總線技術(shù)所統(tǒng)治，因?yàn)锳S-i可以為簡(jiǎn)單的二進(jìn)制設(shè)備提供廉價(jià)的聯(lián)網(wǎng)方案。AS-i據(jù)說(shuō)目前已經(jīng)超過(guò)了1000萬(wàn)個(gè)安裝節(jié)點(diǎn)。以此為基礎(chǔ)，上述兩大工業(yè)組織在擴(kuò)展其現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入低成本應(yīng)用領(lǐng)域的時(shí)候，大大減少了工作量。因此AS-i為它們提供了一種現(xiàn)成的解決方案，使其可以通過(guò)簡(jiǎn)單的網(wǎng)關(guān)與幾乎任何工業(yè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。實(shí)際上，作為Profibus和Profinet標(biāo)準(zhǔn)的主要倡導(dǎo)者，西門子已經(jīng)把 AS-i作為Profibus下面一層的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)方案的一部分了。
IO-Link實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單設(shè)備的智能化
可以肯定的說(shuō)，Profibus國(guó)際組織的IO-Link技術(shù)并非一種工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，而是一種簡(jiǎn)單的協(xié)議，能夠增強(qiáng)現(xiàn)有工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中連接設(shè)備間的通信能力。 IO-Link使用現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和I/O通道間現(xiàn)有的24 VDC電源輸入的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連線，通過(guò)基于通用異步收發(fā)器UART的脈沖模塊傳送更多的數(shù)據(jù)信息，傳輸距離可達(dá)到15m。這些被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可能包括過(guò)程數(shù)據(jù)、診斷數(shù)據(jù)或者是配置數(shù)據(jù)。借助現(xiàn)有的連線，無(wú)論是符合IO-Link規(guī)范的設(shè)備還是標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備，都可以同時(shí)運(yùn)行使用，也即是說(shuō)IO-Link能夠與現(xiàn)有的傳統(tǒng)設(shè)備和配置兼容。
一個(gè)典型的IO-Link應(yīng)用需要一個(gè)IO-Link主站，例如一個(gè)兼容Profibus的遠(yuǎn)程IO模塊就可以作為主站。除了標(biāo)準(zhǔn)的I/O信號(hào)，該模塊通過(guò)脈沖調(diào)制過(guò)程發(fā)送和接收配置數(shù)據(jù)、診斷數(shù)據(jù)或增強(qiáng)的過(guò)程數(shù)據(jù)，然后把它們打包到Profibus數(shù)據(jù)報(bào)文中，最后傳送給網(wǎng)絡(luò)主控站，通常是一臺(tái)PLC。上述應(yīng)用中，遠(yuǎn)程I/O的連接保持相同，IO-Link的優(yōu)勢(shì)主要在于更大的信息交換能力，這是以前標(biāo)準(zhǔn)I/O設(shè)備無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。IO-Link的另一個(gè)好處就是通過(guò)任何遵從該協(xié)議的I/O設(shè)備，IO-Link便可應(yīng)用在任何I/O系統(tǒng)中，包括本地I/O、遠(yuǎn)程I/O，設(shè)備總線或者比特總線。
CompoNet帶來(lái)高性能和低成本
CompoNet是ODVA頒布的第一套非羅克韋爾自動(dòng)化開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)范。取而代之的是，ODVA的其他成員以及領(lǐng)先的離散傳感器供應(yīng)商Omron公司首先將CompoNet作為自己原有的CompoBus/S總線的物理層，并增加ODVA的通用工業(yè)協(xié)議CIP作為應(yīng)用層。CIP是ODVA其他網(wǎng)絡(luò)規(guī)范，如DeviceNet, ControlNet與EtherNet/IP的公共應(yīng)用協(xié)議。通過(guò)共享CIP協(xié)議，CompoNet可以很容易地集成到現(xiàn)有的CIP架構(gòu)中，并簡(jiǎn)化路由信息，縮短今后網(wǎng)絡(luò)特性的開發(fā)時(shí)間，如集成的總線安全。CompoNet的目標(biāo)是完善實(shí)際應(yīng)用中DeviceNet層以下的控制，因?yàn)橐郧坝糜诘讓拥墓I(yè)網(wǎng)絡(luò)可能成本比較高。然而，由于CompoNet的優(yōu)良特性和更低的成本，它將可能取代現(xiàn)有的一些DeviceNet的應(yīng)用。
CompoNet完全是一種新的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，具備完整的獨(dú)立的拓?fù)涮匦�、線纜規(guī)格和連接器規(guī)范。CompoNet現(xiàn)有的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括傳統(tǒng)的菊花鏈結(jié)構(gòu)、星型結(jié)構(gòu)或者主-從總線型結(jié)構(gòu)。利用雙芯或者四芯線纜（帶總線供電），網(wǎng)段長(zhǎng)度可以從30m到最大500m，因此CompoNet可以根據(jù)各種機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行不同規(guī)模的擴(kuò)展。該網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)速率可以從93.75 kbps～4Mbps，并能夠處理128個(gè)位輸入/輸出從站，64個(gè)字節(jié)輸入或者輸出從站，每幀采用44個(gè)字節(jié)來(lái)描述信息。據(jù)ODVA宣稱，該網(wǎng)絡(luò)的更新時(shí)間僅有1ms，完全滿足現(xiàn)代PLC性能的要求，因此CompoNet對(duì)于低成本的OEM機(jī)械控制應(yīng)用非常具有吸引力。
