Ethernet TCP/IP技術(shù)與Devicenet、Controlnet和Profibus這些源于工業(yè)本身的通信協(xié)議不同，它最初并不是一種工業(yè)協(xié)議。然而，以太網(wǎng)作為一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其實(shí)很長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)一直在我們周圍應(yīng)用著，它早已發(fā)展成為一種能夠在不同平臺(tái)間進(jìn)行廣泛便捷的信息訪問(wèn)的重要手段。畢竟以太網(wǎng)就是構(gòu)建因特網(wǎng)的基礎(chǔ)性技術(shù)，其歷史久遠(yuǎn)，應(yīng)用廣泛，容易被非專業(yè)的工程技術(shù)支持人員掌握，是一種成本較低的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方案。以太網(wǎng)技術(shù)允許信息在網(wǎng)內(nèi)傳遞，尤其是還支持跨網(wǎng)絡(luò)邊界的信息傳遞，因此它同樣成為工業(yè)環(huán)境下重要的通信工具。
Ethernet/IP是現(xiàn)有商用以太網(wǎng)技術(shù)的一種工業(yè)拓展，在商用以太網(wǎng)基礎(chǔ)上采用了通用工業(yè)協(xié)議（CIP），CIP與Devicenet協(xié)議中所用的上層協(xié)議和對(duì)象模型是一致的。CIP允許產(chǎn)品開發(fā)員、系統(tǒng)集成商和最終用戶可以為來(lái)自多個(gè)供應(yīng)商的設(shè)備建立相同的對(duì)象和描述文件，使設(shè)備之間具有即插即用的互操作性。
基于CIP的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持和推廣組織是開放式設(shè)備網(wǎng)絡(luò)供貨商協(xié)會(huì)（ODVA），一個(gè)由包括羅克韋爾自動(dòng)化在內(nèi)的多個(gè)自動(dòng)化廠商組成的國(guó)際性組織。ODVA對(duì)基于CIP的開放技術(shù)的開發(fā)工作進(jìn)行管理，并通過(guò)一定的工具、培訓(xùn)和市場(chǎng)活動(dòng)等手段對(duì)制造商和用戶進(jìn)行相應(yīng)的CIP技術(shù)支持。
此外，ODVA還提供產(chǎn)品一致性測(cè)試，幫助確認(rèn)產(chǎn)品符合CIP協(xié)議規(guī)范，能夠在多個(gè)供應(yīng)商系統(tǒng)上順利運(yùn)行。
以太網(wǎng)在生產(chǎn)線上的優(yōu)勢(shì)
生產(chǎn)設(shè)備的通信不便必然造成生產(chǎn)線上的問(wèn)題。Ethernet/IP的優(yōu)勢(shì)就在于，它能夠在需要的時(shí)間和地點(diǎn)傳遞正確的信息，并進(jìn)行正確的控制。商用以太網(wǎng)技術(shù)與Controlnet技術(shù)相比，網(wǎng)絡(luò)健壯性不足，而與Devicenet相比則擴(kuò)展性方面又不夠，Ethernet/IP在網(wǎng)絡(luò)連接過(guò)程中很好地彌補(bǔ)了商用以太網(wǎng)技術(shù)在這兩方面的欠缺。由于Ethernet/IP實(shí)現(xiàn)了設(shè)備在更寬的網(wǎng)絡(luò)中即插即用的連接，故通過(guò)Ethernet/IP連接的系統(tǒng)可以利用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的Web瀏覽器，傳遞診斷信息。例如，當(dāng)一個(gè)傳動(dòng)裝置的警告或故障信號(hào)被觸發(fā)時(shí)，相應(yīng)的文本通知消息就可以同樣通過(guò)Ethernet/IP傳送到尋呼機(jī)或者移動(dòng)電話上。
以太網(wǎng)連接技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)之一，就是無(wú)論是診斷數(shù)據(jù)還是控制信號(hào)，都能在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部和不同網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行流動(dòng)。其實(shí)，它在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)工程中還有一大優(yōu)勢(shì)，就是能節(jié)省大量的勞動(dòng)力和材料成本，因?yàn)樗恍枰惭b那么多現(xiàn)場(chǎng)I/O模塊機(jī)架，也節(jié)省了遍布各處的通信線纜。例如，離散的或者點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接的傳動(dòng)設(shè)備，需要大量的離散和模擬I/O模塊，并要通過(guò)電纜連接到控制面板以及實(shí)現(xiàn)面板互連。另一方面，在安裝過(guò)程中用戶也必須花時(shí)間來(lái)弄清楚連線情況。以后一旦I/O運(yùn)行有了問(wèn)題，用戶還得重新識(shí)別連線。利用Ethernet/IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，則可以避免上述問(wèn)題。
以太網(wǎng)通過(guò)管道和中繼技術(shù)，用一條單一電纜取代了眾多的接線。大量的傳動(dòng)設(shè)備都可以通過(guò)這條電纜聯(lián)網(wǎng)，而且一旦建立了以太網(wǎng)連接，設(shè)備的功能測(cè)試就成為一件非常簡(jiǎn)單的事情，用戶只需要從任何一臺(tái)PC上直接“Ping”一下希望測(cè)試的設(shè)備即可。
利用軟件工具，Ethernet/IP賦予用戶一個(gè)系統(tǒng)的可視化窗口，使其能夠完全訪問(wèn)計(jì)量數(shù)據(jù)、診斷值、配置參數(shù)和故障信息等。因?yàn)槟軌蚣皶r(shí)看到這些信息，現(xiàn)場(chǎng)人員就有時(shí)間在生產(chǎn)線問(wèn)題影響到后續(xù)流程之前就對(duì)其加以更正和處理。另外，如果發(fā)生了一個(gè)系統(tǒng)故障，維修人員將及時(shí)得到故障信息，從而有助于解決問(wèn)題。
當(dāng)一個(gè)傳動(dòng)裝置或電機(jī)裝置的運(yùn)行即將超出所設(shè)定的參數(shù)范圍時(shí)，傳動(dòng)裝置軟件或控制器軟件就會(huì)立刻直接向用戶發(fā)出通知讓用戶知道這種情況。該傳動(dòng)配置軟件可以給現(xiàn)場(chǎng)人員發(fā)送E-mail警報(bào)或者頁(yè)面警報(bào)，其選項(xiàng)包括：“問(wèn)題發(fā)生前發(fā)送”、“問(wèn)題或故障發(fā)生后發(fā)送”、“警報(bào)或故障清除后發(fā)送”等。E-mail信息中將出現(xiàn)一個(gè)超級(jí)鏈接，點(diǎn)擊它可以自動(dòng)生成一個(gè)Web瀏覽頁(yè)面，然后直接聯(lián)系到發(fā)出警報(bào)的傳動(dòng)裝置上。
瀏覽器還會(huì)另外提供一個(gè)軟件工具，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的完全訪問(wèn)。Ethernet/IP軟件不但為第一線的設(shè)備支持直接提供了有用的工具，Ethernet/IP還為機(jī)械制造商提供了一種高效低成本的故障檢修方法，讓他們更容易簽定技術(shù)支持合同。這種在線維護(hù)能力大大節(jié)省了用戶成本，讓工程師們不用在廣闊的現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域四處巡視、維修和調(diào)校系統(tǒng)設(shè)備。
穩(wěn)定可用的無(wú)線以太網(wǎng)技術(shù)可以讓設(shè)備生命周期維護(hù)更為簡(jiǎn)單，使維護(hù)人員可以自由在線漫游到任何發(fā)生問(wèn)題的地方。一塊安裝在移動(dòng)電腦或手持設(shè)備上的無(wú)線以太網(wǎng)卡、工廠現(xiàn)場(chǎng)的無(wú)線訪問(wèn)接入點(diǎn)是保持無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接的必要條件。這樣一來(lái)，移動(dòng)電腦在提供問(wèn)題報(bào)警手段的同時(shí)，還充當(dāng)了修復(fù)問(wèn)題的工具的角色。
Ethernet/IP協(xié)議應(yīng)用于采礦過(guò)程
采礦行業(yè)中的自動(dòng)化設(shè)備也傾向于采用開放性標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)為設(shè)備提供開放網(wǎng)絡(luò)通信和互操作性的優(yōu)勢(shì)。
David Reid是澳洲昆士蘭先進(jìn)技術(shù)研究中心專門從事CSIRO勘探采礦技術(shù)的高級(jí)研究員。Reid正在試圖通過(guò)采礦應(yīng)用中的實(shí)時(shí)自動(dòng)化（RTA）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)采礦設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化控制。為實(shí)現(xiàn)這一任務(wù)，他選擇了Ethernet/IP協(xié)議。
“作為自動(dòng)化項(xiàng)目的一部分，我們還引進(jìn)了一些使能技術(shù)，其中相當(dāng)一部分還是軍事專用的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，以及堅(jiān)固耐用的無(wú)線以太網(wǎng)產(chǎn)品”，Reid說(shuō)道，“地下的采礦環(huán)境是相當(dāng)惡劣的，采用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)是主要手段，因而在采用新技術(shù)方面，采礦業(yè)顯得比通用行業(yè)落后一些。”
為了應(yīng)對(duì)地下的惡劣環(huán)境，在90t重、50英尺長(zhǎng)的自動(dòng)化剪煤機(jī)上安裝了慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。自動(dòng)化剪煤機(jī)在地下的移動(dòng)速度達(dá)到50英尺/min以上，因此在這種移動(dòng)剪切機(jī)上的導(dǎo)航系統(tǒng)必須封裝在一個(gè)金屬盒子中。這個(gè)金屬盒是利用至少35mm厚的固體金屬板材焊接而成的，然后才被焊在或者鉚在剪切機(jī)上。
“我們需要一種通信和控制標(biāo)準(zhǔn)來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有設(shè)備和新設(shè)備之間的互操作，并滿足采煤業(yè)用戶對(duì)非專有的開放系統(tǒng)的需求”，Reid談到。
這一采礦業(yè)的標(biāo)志性項(xiàng)目得到了澳洲采煤行業(yè)協(xié)會(huì)的資助。CSIRO研發(fā)的技術(shù)和RTA必須適用于多家供應(yīng)商提供的多種采煤設(shè)備，為此，他們從眾多的協(xié)議中選擇了Ethernet/IP。其選擇主要基于以下原因：
(1)盡管項(xiàng)目最初的需求不是很多，但以后會(huì)大量出現(xiàn)新的需求。例如，最終可能會(huì)需要在設(shè)備上安裝工業(yè)相機(jī)。
(2)條件監(jiān)測(cè)將收集環(huán)境變化數(shù)據(jù)，這將涉及大量的文件信息傳輸。
(3)系統(tǒng)不但包括通用的硬接線式的以太網(wǎng)，CSIRO還計(jì)劃采用無(wú)線以太網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)剪切機(jī)的大范圍通信。相比之下，無(wú)線電波將比電纜更能適應(yīng)這樣的惡劣環(huán)境。
“由于工程隊(duì)伍在與有名設(shè)備裝置打交道，所以傾向于選擇一種廠商提供的簡(jiǎn)單的TCP/IP協(xié)議” Reid先生說(shuō)，“但我們避免了這樣的結(jié)果，因?yàn)槲覀冞€是希望保持系統(tǒng)將來(lái)的開放性、可擴(kuò)展和易維護(hù)。CIP協(xié)議的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)通過(guò)Devicenet得到了證明，而且這個(gè)協(xié)議規(guī)范是公用的，可以得到廣泛支持。”
該項(xiàng)目還需要一臺(tái)中央過(guò)程控制器作為Ethernet/IP中央服務(wù)器。現(xiàn)有的設(shè)備，包括剪切機(jī)、防滲漏支持系統(tǒng)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)等，都將作為Ethernet/IP服務(wù)器。
原載MM《現(xiàn)代制造》雜志(
