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【感測器乙太網路即將到來!】
最初,傳統企業 IT 與 PLC/DCS 控制器的 I/O 卡通訊只有單一輸出/輸入固定功能,目的是將接收到的現場訊號路由到控制櫃正確位置,複雜、成本高、尺寸大;其對外連接到 4~20mA 電流迴路 (編組櫃) 線纜通常是長達數百公尺至一公里的雙絞線,每個感測器都必須使用一根線纜連接至編組櫃,資料速率非常慢。好處是:兩條線纜的負載阻抗變化並不會對訊號傳輸產生太大影響、具有現場斷線檢測,以及可為溫度或壓力等低耗電感測器提供迴路電源。
二十多年前,業界開始向現場匯流排 (fieldbus) 技術遷移,不再需要編組櫃、隨插即用,輕巧簡便、可運行高速協定 (從感測器獲得更高頻寬、獲得更多數據) 且擴展性佳,可惜缺少統一標準、不具備產業範圍的互通性,通常須經閘道轉換資料才能執行後續操作,將增加功耗和成本且安裝複雜。現在,工控網路即將再次邁入新紀元,感測器乙太網路即將到來!最新獲得認證的 IEEE802.3cg (10Base-T1L) 標準將支援感測器無縫接入乙太網路,預期將在兩年內實現。
演示影片:
《ADI:控制網路的演變》
https://www.youtube.com/watch?v=7ZZTa2eC4IA
http://www.compotechasia.com/a/CTOV/2021/0526/48012.html
#亞德諾ADI
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現場匯流排fieldbus 在 COMPOTECHAsia電子與電腦 - 陸克文化 Facebook 的最佳貼文
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【Fieldbus 接軌乙太網:EtherCAT 登峰後,SPE 將一統江湖?】
可程式化邏輯控制器 (PLC) 讓工業控制變得更加自動化,帶動分佈式控制系統 (DCS) 控制器等其他類型的專用控制器發展,並催生工業網路的出現。早期的工業網路都是專有的,把持在某些 PLC 大 廠手中、須經授權才能使用,後為便於互通,才創建由第三方貿易組織管理的新網路——RS-485 現場匯流排 (Fieldbus),乃許多工業用通訊協定的總稱,任何公司都可購買這些網路協定的規範並為其開發產品。
簡言之,工業乙太網是由傳輸媒體轉換器模組、集線器、交換機和路由器等組成,使用乙太網協定做即時控制,EtherNet/IP、PROFINET、EtherCAT、Modbus TCP/IP、POWERLINK 是現今五大主流協定;但嚴格來說,只有 EtherNet/IP 和 Modbus-TCP 符合 IEEE802.3U,是真正的乙太網。特別一提的是,於 2003 年發跡的 EtherCAT 有後來居上之姿,已然在工業乙太網取得壓倒性優勢。最初,「缺乏功能性安全協定實現」曾是 EtherCAT 為人詬病的軟肋;但就在最近,這樣的景況有了轉機:首款由半導體製造商支援 EtherCAT 功能安全性的軟體已問市!
然而,不管是 EtherCAT、EtherNet 或 PROFINET 皆須大量設備擷取資料,而一個設備可能有數十個感測器,執行上並不容易——雖然 EtherCAT 在歐洲、美國和中國行之有年,但因須有專門的網路設備、成本高,且許多既有產線皆採用 Modbus 採集資料,若要大幅改弦更張須暫時停機、導致成本增加;為此,中央大學資訊工程系開發「高速 Modbus 感測器介面硬體電路」可同時滿足大封包數據的「感測+傳輸」需求。
Modbus 擁先佔優勢,成創新方案元素。雲林科技大學電機工程系則利用 Modbus 主從架構擷取多個電表資訊,利用 Modbus 單播+Zigbee 廣播開發監控平台,在 PC 端設置協調器 (Coordinator) 監控工廠內多個電表的用電狀況 (後因 Zigbee 聲勢漸消而改採 LoRa)。中正大學電機工程系亦看好 LoRa 的應用,用以改善一公里X一公里的大範圍雙向通訊,即時報警。解決了現場數據匯流,如何有效率地將這些數據上傳雲端又是一項課題。
德國連接器大廠看好單對乙太網 (SPE) 將成為建構雙向工業物聯網 (IIoT) 的理想工具,是連接現場和雲端之最快、最簡單、最具成本效益的方法。它與當下 EtherNet/IP、Profinet 和 EtherCAT 等乙太網網路協定相容,且得益於「時間敏感網路」(TSN) 技術,讓一度背負「不可靠之即時工業通訊」污名的乙太網能借助 SPE 實現關鍵任務,作為傳統兩對/四對乙太網的補充技術;更實惠的是,SPE 能同時傳送功率和數據,無需再為低功率智能感測器/致動器單獨供電。
延伸閱讀:
《EtherCAT 傲立工業乙太網,SPE 將隨後終結 RS-485?》
http://www.compotechasia.com/a/feature/2020/1012/46008.html
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