全厂自动化中的以太网/IP

在本系列的第一部分中，我们深入研究了以太网在自动化行业中的突出地位，1与传统现场总线相比，它有许多优势。对于初学者来说，以太网解决方案提供了卓越的带宽、能源效率和设备选项，所有这些都源于底层技术的灵活性、数十年的发展和成熟的供应商社区。

在本条目中，我们将介绍 EtherNet/IP，并研究如何在全厂自动化和控制系统中实施它。该标准基于以太网，与现有基础设施基本兼容，这使其成为提高工厂性能同时简化成本控制的主要候选者。

思科和罗克韦尔自动化公司 2011 年的联合出版物解释说：“使用开放式行业标准网络技术（如以太网）的单一系统架构对于实现竞争激烈的制造环境所需的灵活性、可见性和效率至关重要。

EtherNet/IP 作为自动化的基础：工厂车间和企业网络的应用层协议

作为 2013 年 11 月移动、以太网和无线研究的一部分，控制工程对 200 名受访者进行的一项调查发现，EtherNet/IP 是该组中使用最广泛的工业协议，轻松领先于该领域的其他协议。3超过70%的受试者报告在其设施中使用了EtherNet/IP。

EtherNet/IP 的普及跨越了采矿和汽车制造等多个行业。特别是在全厂自动化中，EtherNet/IP 可以支持众多应用的融合，同时确保实时性能。在整个工厂使用以太网，EtherNet/IP连接工业和办公室通信。

EtherNet/IP 可以根据思科和罗克韦尔自动化的全厂融合以太网 （CPwE） 实施，CPwE 是一种用于工业网络设计的参考架构。4其目的是通过面向设备运行的标准网络服务，将工业自动化和控制系统应用程序与更广泛的企业网络集成。EtherNet/IP 支持这种安排。

在全厂范围内实施 EtherNet/IP 时，网络需要结构化，包括第 2 层和第 3 层多交换机层次结构，以及基于每个设备的功能及其可能具有的性能和可用性要求的区域分段。在最低级别，人们将拥有执行器，机器人等，驱动和批量控制等应用程序位于下一级，企业网络位于最顶层。

深入研究这种EtherNet/IP设置的更精细功能，VLAN可用于分割工业和非工业流量，同样，防火墙对于封锁制造和企业区域也是必要的。此外，管理型工业以太网交换机为网络提供必要的弹性、环路预防、组播管理、诊断和其他服务。千兆光纤上行链路和冗余路径，以及基于工厂物理布局建模的逻辑拓扑，支持弹性网络。

通过以太网/IP 实现全厂融合以太网实现的目标

经验丰富的工厂操作员拥有丰富的资源来设置以太网/IP。此外，EtherNet/IP 利用标准的、未经修改的以太网技术简化了这一过程。但是，CPwE的EtherNet/IP实施指南为企业提供了什么？

使用基于以太网的协议（如 EtherNet/IP）的根本优势来自于以太网和 IP 技术的成本效益、灵活性和演进。使用现有技术实现分布式自动化的模块化标准也存在类似的优势。这些好处有助于解决以下问题：

系统维护：以太网是基于传统的自动化和控制系统的良好替代方案，因为它更容易与企业集成，维护成本更低。此外，以太网和IP方面的人员和专业知识更容易获得。

数据管理：使用基于以太网的协议可实现更好的可用性以及具有实时特性的性能。使用单一网络可简化跨多个应用程序和系统的数据管理。

与业务流程集成：工厂车间和企业系统之间的链接有助于更快速地做出决策。工厂特定的设计和广泛的验证确保了可靠性和可持续性。

归根结底，使用以太网协议（如 EtherNet/IP）进行全厂自动化可以满足确定性性能的要求，同时利用易于维护的以太网和 IP 标准。工业以太网在自动化行业中是可行的，因为这种功率和便利性的结合不断推动它超越传统现场总线的能力。

审核编辑：郭婷