工业以太网的进步扩大了连接器在各行各业的价值
|
不久前，许多人怀疑工业以太网能否取代工厂车间的传统现场总线。在EtherCAT、EtherNet/IP 和Profinet等确定性以太网通信协议兴起之前，以太网根本无法适应复杂运动控制应用所要求的极快循环时间，这些应用通常需要在内部进行控制回路更新。仅几毫秒的空档即可正常运行。然而，随着这些问题的解决，以太网越来越成为工业网络的首选，尤其是在离散制造领域。 根据PI North America执行董事Michael Bowne的说法，现在每售出一个Profibus节点，就售出四个Profinet节点;而就在十年前，这些数字颠倒过来的了。 尽管对工业以太网网络的偏好增加，但许多现场总线安装依旧保留着，特别是在向以太网转变更具挑战性的过程工业中。其原因之一是：在石油和天然气行业常见的大型户外环境中通常需要更长的电缆线路。由于典型的工业以太网的最大长度被限制在100米，以防止信号衰减，这可能会带来问题。此外，由于许多过程工业应用发生在被国家电气规范分类为危险地带的领域，因此必须采取需要特定专业知识的昂贵安全措施，以确保以太网电缆和连接器不会点燃火焰。 以太网物理层的最新创新——开放系统互连(OSI)模型的第一层，一个用于描述网络系统各种功能的概念框架——可能有助于克服这些障碍。 单对以太网 (SPE) 和以太网高级物理层 (APL) 是目前引领工业以太网进一步扩展的两项以太网创新，它们都带来了各种潜在的好处。简而言之，SPE是一种使用单对双绞线的以太网形式，而其他形式的以太网使用两对或三对。类似地，APL 是一种SPE与IEC 60079两线本质安全以太网(2-WISE)相结合，能够与早已存在的现场总线A类电缆一起部署，用于危险环境。虽然区别似乎很小，但许多业内人士称赞这一发展对工业网络部署具有重大影响。 “当我们从现场总线转向工业以太网时，这与工厂自动化所发生的步骤变化相同，”Bowne说，“我们从中获得的所有好处，同样也会发生在过程控制中。”
图1.SPE使用单对双绞线，而不像其他形式的工业以太网使用的是两对或三对。 SPE：单对以太网 SPE拥有的多种品质使其非常适合在过程工业环境中使用。 首先，它的最大长度为1000 米——是以前工业以太网形式的10倍。也就是说，没有一些权衡就无法完成此扩展。SPE的通信速度为10 Mbit/秒，而四线和八线以太网的速度可以达到从100 Mbit/秒到10 Gbit/秒。尽管如此，相比最大通信速度为31.25 Kbit/s的现场总线和最大通信速度为1200 bit/s的HART来说，这仍然是有显著的改进。 通过这种方式，SPE代表了传统现场总线和其他形式的工业以太网之间的一种中间地带。菲尼克斯电气高级工程师Guadalupe Chalas表示，虽然现场总线目前可能无法提供能够充分利用配备物联网 (IoT)设备产生的大量数据的数据传输速度，但四线和八线以太网可能提供了超出必要的数据传输速度。 “对于这些现场设备，需要更长的电缆距离，但带宽需要较小。因此，如果专门讨论带宽，没有必要将100 Mbit/s的标准以太网连接放在只需要8或10 Mbit/s的设备上。这会被过度设计，”Chalas 说，“在这种情况下，将在不需要的应用上使用昂贵的连接。” 此外，SPE还更换了大多数以太网电缆固有的RJ45连接器。SPE的连接器不仅更坚固，更适合恶劣的工业条件，而且它们明显更小，并且与现有传感器和其他现场仪器上常见的端口相匹配。 Harting标准开发技术经理McKenzie Reed说：“确保更大的互操作性，是标准组织朝着这个方向前进的首要原因。RJ45是一种沿袭到工业市场的商业产品，SPE标准组织正在投入大量时间和注意力来避免再次发生，因为RJ45连接器在工业环境中使用时存在质量、兼容性和性能问题。” |
