以太網(wǎng)增加了工業(yè)系統(tǒng)中決定論的影響力

有一段時間，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的決定論主要是協(xié)調(diào)運動和數(shù)控風格的應(yīng)用。 1 它人們普遍認為，在石油和天然氣，風力發(fā)電，甚至某些類型的制造業(yè)等領(lǐng)域的核心應(yīng)用，絕不會真正要求決定論能夠提供明顯的效率提升。

為什么決定論曾經(jīng)是僅限于少數(shù)應(yīng)用

這種假設(shè)的原因是什么？對于初學者來說，以太網(wǎng)速度可以持續(xù)數(shù)十年的增長，以及逐步用基于以太網(wǎng)的協(xié)議替代串行網(wǎng)絡(luò)（例如，Modbus ? TCP，EtherNet / IP ?和PROFINET ?）意味著自動化和控制系統(tǒng)不斷變得更快，并獲得更多帶寬。從這些轉(zhuǎn)變中獲得的收益足以使確定性的好處在相比之下成為次要的。

在標準（IEEE 802.3以太網(wǎng)）中確保確定性的實際問題 - 或者更確切地說，阻礙 - 最初沒有包含它。盡管以太網(wǎng)的帶寬始終高于半雙工和固有的確定性串行連接，如RS-232和RS-485，但在20世紀90年代編碼全雙工交換式以太網(wǎng)和商業(yè)開發(fā)之前，其響應(yīng)的時間框架是不可預(yù)測的。工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議。

像PROFINET這樣的協(xié)議象征著以太網(wǎng)解決方案如何解決工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的確定性和易于實施的問題。 PROFINET實際上定義了針對不同響應(yīng)范圍設(shè)計的三種協(xié)議，從100 ms到小于1 ms。 2 為了實現(xiàn)差異化，它繞過標準TCP / IP（適用于三層中要求最低的）處理工作負載需要實時或同步的實時性能以適應(yīng)更快的周期時間。

PROFINET也是一種開放式協(xié)議，盡管許多供應(yīng)商已經(jīng)為自己的目的進行了修改。與EtherCAT等替代產(chǎn)品一樣，它承諾在現(xiàn)有系統(tǒng)中進行相對簡單且經(jīng)濟高效的集成，并在應(yīng)用層進行大部分更改。此外，大型供應(yīng)商生態(tài)系統(tǒng)有助于整體實施。這些優(yōu)勢以及以太網(wǎng)的一般發(fā)展使得實現(xiàn)確定性不僅在以運動為中心的體系結(jié)構(gòu)中變得越來越可行，而且在諸如PLC系統(tǒng)之類的更簡單的事情中也越來越可行。

以太網(wǎng)如何實現(xiàn)更廣泛的使用決定論

或許具有諷刺意味的是，以太網(wǎng)是一種不確定的標準，為各種工業(yè)系統(tǒng)的決定論鋪平了道路。它仍然很快，可以長距離使用，并且能夠在單根線上傳輸多種類型的數(shù)據(jù)。重要節(jié)點不再需要如此緊密地定位在一起以確保準時交付，就像某些專有現(xiàn)場總線的情況一樣。布線也得到了簡化，使得通過以太網(wǎng)確定性更具吸引力，因為它有助于簡化管理和成本。

“此功能過去僅存在于獨立解決方案中，例如功能安全，狀態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，“ 1 EtherCAT技術(shù)集團的Joey Stubbs在2012年告訴 Automation World 。”對于用戶來說，這會降低成本并減少編程工作量，同時增加整個系統(tǒng)的診斷功能。現(xiàn)在，這些子系統(tǒng)可以簡單地實現(xiàn)為主控制器中的軟件模塊，并且可以自由地傳遞所有變量，診斷和狀態(tài)，而不是為每個子系統(tǒng)分別提供單獨的硬件附件。“

當然，將確定性添加到網(wǎng)絡(luò)可能會產(chǎn)生互操作性和通信的復(fù)雜性，因為另一層正在被添加到基本TCP / IP中，而PROFINET則用于其更高性能的協(xié)議。制造商必須確保他們使用滿足其特定業(yè)務(wù)要求的以太網(wǎng)解決方案供應(yīng)商。確定性可以在許多系統(tǒng)中產(chǎn)生顯著的增益，并且它們可以在應(yīng)用程序的整個生命周期中真正累加。