以太网

符合符合答案吗?

基于标准的IP,用于低功耗链路技术。

由Andrew Caples. 2017年9月14日

随着工厂地板上的联网系统,工业自动化环境正在经历快速的技术改造。

然而,即使通过联网机器,连接的全部潜力也不意识到,因为机器通常通常作为岛屿或单独的模块操作,而不是与先前或随后的机器相互作用。为了实现Industrie 4.0的潜力,各个机器必须能够控制或影响工厂的其他机器。

工业自动化未来是一种生产环境,其中设备,机器和材料配备了传感器。主要工业自动化供应商承诺工厂地板设备之间的互操作性,并扩展到基于云的企业应用和企业数据中心。这弥补了信息技术与运营技术的网络之间的划分。通过连接增强的合作增加了生产质量,效率和灵活性。

每个传感器,执行器和工厂机都成为网络参与者。在整个企业中访问数据支持运营效率。但是,需要一种利用现有基础架构的基于标准的方法,而剩余的平台和操作系统不可知,以支持许多不同的设备。

新兴发展

对于资源受限的设备,历史上部署用于数据传输和云集成的协议是专有的,而不是基于Internet协议(IP)。这是由于与IP数据包相关的大开销和资源要求。专有的协议被采用,因为在低功率网络节点,如传感器和执行器的情况下,IP不考虑IP,因为IP是带宽饥饿和内存密集的。然而,随着IPv6在低功耗无线个人区域网络(6LowPan)的工业互联网上(IIT)景观发生了变化。

根据维基百科的说法,6LowPan是互联网工程工作组(IETF)的互联网领域结束工作组的名称。它起源于IP可以并且应该应用于最小的设备,并且具有有限的处理能力的低功耗设备应该能够参与物联网。

因此,现在可以使用基于标准的IP在低功率链路技术上。

6LOWPAN是IP链路和网络层之间的适配层,以使IPv6数据包的传输通过低功耗无线连接,如802.15.4。6LOWPAN提供标题压缩和数据包碎片,以减少有效载荷大小,这允许基于标准的IPv6数据包的低功耗传输。使用Layer-2数据包转发,6LOWPAN支持在大区域内需要多次跳跃的低功耗网络中的大量节点。

地址遗留基础设施

大型工业自动化播放器通过促进不同现场总线技术推动市场碎片。然而,连接工厂自动化进一步进步至关重要。未来是采用基于标准的现场总线技术,从而利用传统的网络基础设施。

以太网用于控制自动化技术(EtherCAT)是使用现有标准以太网基础架构的现场总线解决方案的一个示例。EtherCAT是全球新兴技术,可能导致以太网现场总线的标准。

EtherCAT是基于以太网的基于实时支持和内置安全性。它是可用的最有效的基于以太网的工业通信协议之一。此外,EtherCAT基于标准以太网硬件,用于工业应用的实时通信。处理“在线”是EtherCAT的关键特征。

随着网络流量从主EtherCAT控制器生成,EtherCAT从设备从设备处理每个帧“在-Fly”而不停止它们。可以通过每个从设备提取和插入数据读取和写入,因为帧在整个网络中导航而不会丢失任何开销。由于所需的控制循环周期可以根据所需的控制功能而变化,EtherCAT提供了灵活性。对于同步机器人臂的I / O更新或超短循环时间的更长循环,例如,可以在同一电线上共存。

因为EtherCAT是基于Ethernet的物理层,所以它使用标准类别5布线和网络接口。为了便于在EtherCAT段内的基于TCP / IP的数据传输,可以使用EtherCAT协议上的以太网。需要切换器以将以太网设备连接到EtherCAT段。以太网帧通过EtherCAT协议进行隧道,使EtherCAT网络完全透明到以太网设备。

为防止任何劣化性能,切换器以防止网络的实时性能因感染的方式将TCP / IP数据包插入EtherCAT流量。另外,EtherCAT设备还可以支持因特网协议(例如HTTP),因此可以表现在EtherCAT段外部的标准以太网节点。

OPC UA的重要性

虽然EtherCAT本质上是安全的,但使用TCP / IP的企业内的其他网络隧道隧道隧道隧穿可能导致问题。与EtherCAT集成要求解决防止连接到现场总线所需的安全性的协议。最近,EtherCAT和OPC基金会宣布合作计划共同支持Industrie 4.0标准。OPC Unified Architecture(OPC UA)旨在考虑系统范围的安全性。

OPC UA包括对网络威胁的对策,例如拒绝服务攻击,损害外联或云组件,并通过Intranet或Internet引入恶意软件。它是隐式安全的,使用访问控制,加密,数字签名和X.509证书来解决安全要求。由于OPC UA独立于平台和可扩展,因此它集成了整个企业的设备。OPC UA可以部署在执行实时操作系统或运行Linux和Windows平台的服务的嵌入式设备上。

随着OPC UA和EtherCAT的组合,基于标准的协议可以与企业和供应链系统集成工厂地板。

Mentor嵌入式运行时解决方案支持IIT的多核开发。Mentor Nucleus实时操作系统(RTOS)和开源导师嵌入式Linux是当今使用的流行运行时系统之一。

此外,Mentor的运行时解决方案与工业现场总线支持集成,包括EtherCAT和以太网IP,支持工业协议,如OPC UA,Canbus,Modbus等。

在连接器件的工业自动化年龄中,其中传感器,执行器和控制机是有源网络参与者,基于标准的协议正在出现以确保从工厂地板到云的数据运输。

EtherCAT是一个非常有用的现场总线,它可以在已经建立的IIT /机器到机器基础架构内进行广泛的连接设备。

安德鲁派塞是Mentor嵌入式系统部门的产品营销经理。

本文出现在Iiot工程师补充控制工程工厂工程

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