工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)提升機械控制水平

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)，不過最近兩大主要的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)組織ODVA與Profibus國際組織都宣布正在各自擴展一種非以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，一種底層的比特級工業(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，不過重點都是圍繞低成本的應(yīng)用需求。

IO-Link與CompoNet相互之間絕不是競爭關(guān)系，它們其實是對各自的現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的完善和擴展，通過不同的途徑提高各自工業(yè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的實用價值。IO-Link利用現(xiàn)有的點對點連接技術(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則針對相對昂貴的其他網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提供一種低成本的機械控制方案。同時，對于欠完善的網(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，低成本的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)市場一直由AS-i這一比特總線技術(shù)所統(tǒng)治，因為AS-i可以為簡單的二進(jìn)制設(shè)備提供廉價的聯(lián)網(wǎng)方案。AS-i據(jù)說目前已經(jīng)超過了1000萬個安裝節(jié)點。以此為基礎(chǔ)，上述兩大工業(yè)組織在擴展其現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入低成本應(yīng)用領(lǐng)域的時候，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，使其可以通過簡單的網(wǎng)關(guān)與幾乎任何工業(yè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。實際上，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實現(xiàn)簡單設(shè)備的智能化

可以肯定的說，Profibus國際組織的IO-Link技術(shù)并非一種工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，而是一種簡單的協(xié)議，能夠增強現(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)場設(shè)備和I/O通道間現(xiàn)有的24 VDC電源輸入的點對點連線，通過基于通用異步收發(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，都可以同時運行使用，也即是說IO-Link能夠與現(xiàn)有的傳統(tǒng)設(shè)備和配置兼容。

一個典型的IO-Link應(yīng)用需要一個IO-Link主站，例如一個兼容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，該模塊通過脈沖調(diào)制過程發(fā)送和接收配置數(shù)據(jù)、診斷數(shù)據(jù)或增強的過程數(shù)據(jù)，然后把它們打包到Profibus數(shù)據(jù)報文中，最后傳送給網(wǎng)絡(luò)主控站，通常是一臺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)備無法實現(xiàn)的。IO-Link的另一個好處就是通過任何遵從該協(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帶來高性能和低成本

CompoNet是ODVA頒布的第一套非羅克韋爾自動化開發(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，并簡化路由信息，縮短今后網(wǎng)絡(luò)特性的開發(fā)時間，如集成的總線安全。CompoNet的目標(biāo)是完善實際應(yīng)用中DeviceNet層以下的控制，因為以前用于底層的工業(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)，具備完整的獨立的拓?fù)?/strong>特性、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)段長度可以從30m到最大500m，因此CompoNet可以根據(jù)各種機械結(jié)構(gòu)進(jìn)行不同規(guī)模的擴展。該網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)速率可以從93.75 kbps～4Mbps，并能夠處理128個位輸入/輸出從站，64個字節(jié)輸入或者輸出從站，每幀采用44個字節(jié)來描述信息。據(jù)ODVA宣稱，該網(wǎng)絡(luò)的更新時間僅有1ms，完全滿足現(xiàn)代PLC性能的要求，因此CompoNet對于低成本的OEM機械控制應(yīng)用非常具有吸引力。

與IO-Link不同的是，CompoNet可以看作是對AS-i以前優(yōu)勢應(yīng)用領(lǐng)域的有力挑戰(zhàn)。盡管CompoNet與AS-i都具有低成本的特點，但相比較而言，CompoNet的關(guān)鍵優(yōu)勢在于其更佳的網(wǎng)絡(luò)性能，以及CIP協(xié)議的應(yīng)用。根據(jù)ODVA的說法，現(xiàn)在已有很多I/O和現(xiàn)場設(shè)備供應(yīng)商表示出了對支持CompoNet的強烈興趣，尤其是在歐洲的供應(yīng)商，都期待能在2006年第四季度發(fā)布經(jīng)過認(rèn)證的具體產(chǎn)品。

診斷的價值

任何一種新的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，其真正的價值在于它能夠增強和提高現(xiàn)場設(shè)備的信息訪問能力。現(xiàn)在工廠要求獲得越來越多的現(xiàn)場設(shè)備信息，而技術(shù)讓信息更易獲得。就制造的產(chǎn)品而言，設(shè)備本身的信息與從設(shè)備上讀取的信息同等重要。幾年前，甚至AS-i技術(shù)也在診斷方面下了不少的功夫，希望在原來的純比特級總線的基礎(chǔ)上，增加設(shè)備診斷、模擬信號通信和發(fā)送能力。當(dāng)然，我們在增強網(wǎng)絡(luò)技術(shù)信息交換能力的同時，不要忘記改進(jìn)底層網(wǎng)絡(luò)原來的主要方向，即節(jié)省連線成本。

一些用戶也許會質(zhì)疑

底層應(yīng)用是否需要診斷。雖然最簡單的ON/OFF開關(guān)裝置也許不需要收發(fā)額外信息，但是有一部分離散裝置通過增加一點診斷智能可以給應(yīng)用帶來好處。這類離散裝置包括具有模擬信號輸出的感應(yīng)式或電容式現(xiàn)場傳感裝置，以及簡單的模擬控制閥。此外，像光幕這類光學(xué)傳感器裝置也可以利用這種診斷能力發(fā)送設(shè)備狀態(tài)信息，如鏡頭的光潔度信息。一直以來，最終用戶都無法確定簡單執(zhí)行機構(gòu)和傳感器的診斷成本，因而現(xiàn)在可以通過設(shè)備供應(yīng)商具有診斷功能的產(chǎn)品，確定診斷的成本情況。

建議：IO-Link與CompoNet為終端用戶提供了有價值卻又完全不同的解決方案。隨著兩種技術(shù)產(chǎn)品的逐步面市，用戶應(yīng)該重新評價一下自己目前的聯(lián)網(wǎng)策略，考慮在哪些地方可以利用這些新的解決方案，以最佳地滿足未來需求。

現(xiàn)場設(shè)備供應(yīng)商現(xiàn)在也面臨著選擇支持哪種新技術(shù)的問題。由于有ODVA和PI的支持，相信IO-Link與CompoNet都將可能被終端用戶所接受。設(shè)備供應(yīng)商需要與自己的客戶緊密協(xié)作，幫助他們理解如何最大化技術(shù)帶來的效益。