说到自动化金字塔,我想每一个智造领域的技术人员应该都很清楚,从传感器/执行器通讯,到现场总线,再到实时以太网,以及办公网络,不同的层级与环境可以采用不同的通讯方式,今天的主要内容就是图中红色部分,实时以太网。
自动化部件之间的高效通讯一直是生产系统必不可少的的前提之一,典型的自动化部件有以下几类:plc控制器,hmi面板、驱动、远程io、传感器与执行器等,正是由于通讯系统连接了各种各样的自动化部件,使他们构成一个有机的整体~
在通讯的自动化金字塔中,不论是从事plm、还是mes/mom、scada、plc、驱动等,通讯都会伴随着你,在it、ot融合的时代,ct(通讯技术)起到了至关重要的作用,被炒得火热的万物互联,通讯始终是基石~
02 技术分析主流工业以太网
下面我们还是回到今天的主要话题:工业以太网
我想下面的各个组织与工业以太网大家应该都很熟悉,我就不再赘述
我们所说的工业以太网是基于以太网,那到底二者之间有什么样的关系呢?如果看到了这里,你不知道7层协议,不知道以太网在哪些层,不知道tcp、udp等等,那建议你可以先补一补基础知识:
网络的osi七层模型和tcp/ip五层模型 | 网络基础(三)
或者不用接着往下看了~
比如我现在问你, profinet的tcp/ip标准通信、profinet rt和profinet irt有什么区别?
你或许可以从今天的文章中获得答案。
今天整体来看一下profinet、ethernet/ip、ethercat等他们在7层协议中的一些不同。这也是为啥了解工业以太网,必须有一定的网络知识~
1.将网络七层分为软件层和硬件层,则ethernet/ip等是下面这样的;
特点:完全基于tcpudpip,process data通过tcp/ip传输,硬件层未更改,采用传统以太网控制器
2.而profinet rt、powerlink则是下面这样的:
特点:部分基于tcpudpip,硬件层未更改,具有process data协议,直接由以太网帧进行传输,tcp/udp依然存在,不过由timing layer控制
3.而profinet irt、ethercat等则是下面这样的:
特点:硬件层更改,使用实时以太网控制器
从以上三张图,就可以很好的为你解密profinet、powerlink、ethernet/ip、ethercat、sercosiii、modbus tcp、cc-link ie等七大工业以太网从硬件到软件的不同,解密profinet的rt和irt模式,工业以太网和一般it网络的差异~
今天是本系列的第一讲,算是个开胃菜,后续会进行更详细的分析与解读各大工业以太网,比如所谓的实时工业以太网是如何解决传统以太网数据链路层csma/cd技术的非实时、非确定性的,感兴趣的可以持续关注~
03 网络化与软件化的自动化
前不久hms关于工业网络的报告:
2020工业网络市场份额报告:主流工业以太网、现场总线、工业无线份额对比
中,我们已经看到工业以太网的市场份额已经高达64%
顺势而为,跨界融合一直是本号所提倡的,正如前面的爆款文章:
西门子、施耐德、罗克韦尔等巨头告诉你,为何你大爷始终是你大爷
当中说的:所有面向未来的自动化供应商,都在加速拥抱软件的步伐
而前面我们也提到,如今的自动化,已经变得越来越网络化,越来越软件化了,这是趋势,我们没有必要固步自封,守着自己的一亩三分地,就像前面在文章:
自动化早已不是原来的自动化,为何你却还是原来的你
当中说的,技术始终是广度和深度,几乎所有技术都来自于此前已经存在的技术,就好比今天要说的profinet、powerlink、ethernet/ip、ethercat、sercosiii、modbus tcp、cc-link ie等等工业以太网,都和以太网脱不了关系,举个例子,如果一个网络小白和一个ccnp甚至更高的水平的人,同时来看工业以太网,小白可能看到那么新名词,可能马上入门到放弃,而ccnp的朋友可能会觉得如鱼得水~
那普通人如何扩展自己的深度和广度呢?我的看法是,让兴趣来引导自己,把本职工作做到公司无人替代的位置,而不止步于此,并在此基础上广度发展。
下面具体来说说要如何权衡自己的广度和深度:
1.广度为辅,深度为主。人生、时间有限,我们不可能精通所有的技术,但我们可以努力地精通工作相关的、有前景的、感兴趣的技术。
2.基础扎实,深入底层。只是解决工作上的问题是远远不够的,应该在工作之余去学习更底层的技术,所谓知其然还得知其所以然。多多思考:为什么要这样用?怎么实现的?还有更好的办法去实现吗?
3.触类旁通,适度学习。学任何的知识都要形成一个体系,才能学得深,记得牢。
04 未来的工业通信
前面转载过一篇文章:
为什么一定要了解opc ua tsn——未来的工业通信标准
其实目前,各大工业以太网都已逐渐支持tsn技术:
opcua、profinet、ethercat等都支持的tsn是什么?—工业通信未来已来
opc ua tsn
profinet tsn
或许短时间内依然很难看到tsn的大量应用,但是未来可期~
当然,除了目前工业网络中普遍存在的现场总线、工业以太网之外,工业5g等也逐步到来~
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