工业网络集成提高了生产效率

为了帮助制造商适应不断变化的网络需求，例如分散控制、集成诊断和简化维护，网络协议与工业设备和控制系统集成，以通信关键的状态更新和生产数据。可简化制造生产的强大工业工具是可靠的、企业范围内的连接，提供最高级的可见性、控制和灵活性——有助于提高生产率并降低运营成本。

随着点对点连接的迁移，先进的网络体系结构确保了从设备级到企业业务系统的连通性、协作和集成。通过检查工业网络(如DeviceNet、Profibus和各种以太网协议)的性能能力和应用适用性，制造商可以选择理想的网络解决方案，对所有生产组件进行持续、完整的控制。

主动增强网络功能可以提供从完整的流程效率和对系统控制的远程访问，到更快的响应时间，到工厂现场事件和最小化停机时间等优势。通过最大限度地提高生产控制，企业连接可以提高产品质量、客户满意度和公司盈利能力。

在选择网络解决方案时，用户必须了解每个应用程序中各自的通信需求以及任何环境挑战。评估工业协议的性能、特性和特性可以帮助制造商为关键通信需求选择理想的网络解决方案。

设备网

DeviceNet是一种低成本的通信协议，用于连接工业控制器和I/O设备之间的通信网络，每个设备都是网络上的一个节点。该协议用于连接和联网各种工业设备，包括限位开关，传感器，阀门歧管，电机启动器，过程传感器，条形码阅读器，变频驱动器，面板显示器和操作员界面。DeviceNet基于CAN (Controller Area Network)面向广播的通信架构，确保在发生数据冲突时，优先级最高的消息始终能够访问总线。在DeviceNet中，这些优先级被进一步定义，I/O消息优先级最高，配置消息优先级较低。

DeviceNet能够在客户端/服务器和主/从的基础上运行，满足不同的通信需求。通过客户端/服务器，网络提供了一种方便的方式来连接有效分布在不同位置的程序。它还允许点对点数据交换，其中一个节点可以发起与其他节点或对等点的通信。通过主/从操作，主节点发起与所有响应主请求的其他节点的所有通信。DeviceNet最适合收集和管理机器和进程控制系统所依赖的I/O数据。

DeviceNet网络最多支持64个节点，提供几乎无限数量的I/O。总线采用中继线-直线拓扑结构，允许总线电源和通信在一根电缆上提供。DeviceNet与广泛的工业制造产品兼容，使其能够连接到几乎任何设备，并允许轻松地将站点添加到现有操作中。此外，通过允许直接连接到控制设备，DeviceNet消除了点对点布线，从而改善了设备之间的通信，并提供了不容易通过点对点I/O接口访问的关键设备级诊断。

DeviceNet连接到可编程逻辑控制器(plc)，通过这些plc获取并将消息传输到网络，这些plc通常是通过pc编程的。这些站的设计目的是将数据从工业设备传输到控制器，以及执行不同的控制功能，如PID回路，启动/停止电机，打开和关闭指示灯，位置阀门，等等。此外，为了增强灵活性，连接到DeviceNet站点的设备也可以进行热插拔—移除和替换，而不影响连接到该站点的其他操作。ODVA是这个协议的管理组织。

现场总线

Profibus是一种工业网络协议，用于连接现场I/O设备，以消除硬布线。Profibus旨在提高设备级诊断功能，同时保持设备之间的高速通信。Profibus- dp是基于RS-485串行数据传输标准的Profibus版本，非常适合用于工厂自动化和机器控制解决方案。RS-485允许多个设备(最多32个)在单对电线上以半双工方式通信，距离可达1200米(4000英尺)。

Profibus-DP网络支持多达126个节点，几乎不受I/O限制，通过单独的电缆提供电源和通信，可以轻松分割电源结构以避免过载。此外，网络长度和节点数量可以很容易地扩展使用各种中继器产品。这使得从中央计算机控制站可以在大范围内(如工厂车间)控制制造和其他过程。

在选择网络协议时，速度是一个关键因素。Profibus能够运行高达12 Mbaud的数据速率。然而，当它在高速下使用时，从中继到节点的电缆掉落长度受到严重限制。例如，当制造商使用12mbaud的Profibus时，节点必须直接连接到中继，不允许有drop长度。

除了提供机器控制应用所需的通信功能外，Profibus还非常适合于过程应用和危险区域位置。在具有挑战性的工业环境中实施这一网络解决方案时，Profibus-DP可以直接连接到分类区域的I/O设备，从而大大节省屏障和布线。此外，Profibus- pa是Profibus的另一个版本，作为Profibus- dp系统的扩展，允许在危险区域直接进行网络通信。PI North America(也提供以太网协议Profinet)是Profibus的区域管理组织。

以太网

以太网物理层的主要目的是传输大量的信息。首先应用于办公室级网络，其中多个客户端使用网络共享信息，以太网已经从传统用途扩展到工厂车间，特别是随着工业以太网协议(例如来自ODVA的Ethernet /IP)的出现。以太网通信可用于工业数据的收集、传输和监控。

当EtherNet/IP协议在以太网物理层上使用时，数据交换基于生产者/消费者模型。这意味着一个发送设备在网络上产生数据，多个接收设备同时消耗这些数据。在此数据交换期间产生的流量可以包括输入/输出数据和远程设备产生的供一个或多个可编程控制器使用的状态更新。通过以太网/IP收集和控制的数据可以使用一种未经认可的方法在网络上的设备之间发送信息，这意味着数据传递不能得到保证。因此，为了确保交付，必须在数据传输之前实现更高的层。

传输控制协议/Internet协议(TCP/IP)提供了一组服务，使设备可以通过以太网进行通信。随着用于内部信息分发的Internet和内部网的日益流行，TCP/IP已经发展起来，并已被传输到所有主要的计算机操作系统。制造商实现以太网TCP/IP网络的一个典型示例是在整个工厂范围内扩展通信，通过Internet连接到公司的全球网络。以太网TCP/IP可以利用以太网的高数据管理能力来执行各种各样的任务，而不需要消息响应时间的高度确定性或可重复性。常见的TCP/IP应用包括程序维护、数据传输、网页检索、监控、操作员界面和事件的连接以及告警记录。

更快的连接

随着工厂的扩大，信息需要以更快的速度和更大的数量跨更远的距离传输，维护可靠的企业连接对于持续的整体生产是必要的。由于网络协议将办公室与工厂连接起来，因此在制造企业网络之间提供安全、无缝的互操作性可以实现持续的Internet和企业连接。实现一个完整的端到端网络解决方案可以带来广泛的好处，包括降低总体拥有成本(TCO)，由于实时可见性和灵活性而获得更高的投资回报率(ROI)，减少网络维护，降低人工成本。

连接网络允许模块化，这是传统布线方法所不能提供的，因为电子控制系统不能轻易地使用导管和单独的电线进行修改。相比之下，模块化网络可以快速轻松地设计和修改，显著缩短设计和制造时间。

企业连接的一个直接优势是降低了安装和维护成本。由于即插即用的简单性，实现设施范围的网络解决方案比传统的有线连接要快得多。剥去护套、准备导体、将电缆穿过压盖、将电线插入端子、拧紧电缆压盖所需的时间每次连接可达5至10分钟。当传统布线安装在物理要求较高的位置时，这个过程可能会变得更加复杂和耗时。此外，随着布线错误的消除，制造商通过限制生产停机时间和维护来确保持续性能，从而获得更大的节省。

此外，连接网络最有益的特性之一是最小的修复时间，在几分钟而不是几小时内完成，因为网络或I/O电缆的任何部分都可以在几秒钟内更换。完全连接的网络基本上消除了信号线故障排除和维修。通过提供对实时数据的持续访问，可以更快地提供任何问题的诊断信息，并通过纠正行动能力提高正常运行时间，从而改善工厂运营。此外，通过提供更快、成本更低的工厂升级、扩建和更换，连通性促进了企业增长和工厂效率。

产业联网的未来

随着对持续通信需求的增长，连接正在成为企业效率和生产力的基础。凭借先进的协议功能，制造商可以实现理想的网络解决方案，实现工厂范围内快速、安全、可靠的数据传输。

- Bob Kollmeyer是图尔克公司网络业务发展经理。由CFE Media内容经理马克·t·霍斯克编辑，控制工程而且工厂工程、mhoske@cfemedia.com．

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