技术解读PROFINET、Ethernet/IP等7种主流工业以太网
写在面前
大家好,我是小智,智能制造之家号主~
前面我们汇总了各种各样的接口、总线与工业以太网等:
最全整理工业通讯上的领域各种总线+协议+规范+接口—数据采集与控制
也整理了工业以太网的基础知识:
必备的工业以太网的基础知识
今天我们来聊一聊各种主流的工业以太网~
PROFINET、POWERLINK、ETHERNET/IP、ETHERCAT、SERCOSIII、MODBUS TCP、CC-LINK IE.....
今天算是总体汇总介绍,填上次在文章:
工业通讯网络层级全解读,解析工业网络的自动化金字塔
当中提到的会技术分析PROFINET、POWERLINK、ETHERNET/IP、ETHERCAT等各大工业以太网的坑,后续继续逐步推出细化的推出相关文章~
今天的内容:
01 通讯中的自动化金字塔
02 技术分析主流工业以太网
03 网络化与软件化的自动化
04 未来的工业通信
01 通讯中的自动化金字塔
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TCP\UDP\IP,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TCP\UDP\IP,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,守着自己的一某三分地,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色深度和广度呢?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~
参考:
http://www.ethercat.org.cn/cn.htm
https://www.ethernet-powerlink.org
以上仅代表个人观点,不喜勿喷,欢迎开放交流,也欢迎大神降维打击~
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