以太网用于运动控制的三个原因.docx

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1、以太网用于运动控制的三个原因网络导语：以太网正成为工业应用中日益重要的网络就运动控制而言，以太网、现场总线以及其他技术如外围组件互连历来都是互相竞争的，用以在工业自动化和控制系统中获得对一些最苛刻要求的工作负载的处理权限。运动控制应用要求确定性保证网络可以及时将工作负载传送至预定的节点，这是确保位置保持所必须的，这进而又将确保驱动器的准确停顿、适当的加速/减速以及其他任务。以太网正成为工业应用中日益重要的网络就运动控制而言，以太网、现场总线以及其他技术如外围组件互连历来都是互相竞争的，用以在工业自动化和控制系统中获得对一些最苛刻要求的工作负载的处理权限。运动控制应用要求确定性保证网络可以及时将

2、工作负载传送至预定的节点，这是确保位置保持所必须的，这进而又将确保驱动器的准确停顿、适当的加速/减速以及其他任务。标准的IEEE802.3以太网从未到达这方面的要求。即使全双工交换和隔离冲突域淘汰了过期的CSMA/CD数据链路层，但它还是缺乏可预测性。此外，典型堆栈中的TCP/IP的高度复杂性并未针对实时流量的可靠传送进展优化。因此，现场总线以及带有基于ASIC的PCI卡的PC控制架构一直是常见的解决方案。从EtherNet/IP到EtherCAT的以太网解决方案以其独特的方式克制了这些缺点。尽管工业以太网相较于别的替换技术还有一些其它上风，然而它在运动控制中还远没有占到主导地位。我们来看看它

3、可以并且将会在将来几年的竞争中越来越被承受的三个原因。1.交融而不是增加复杂性随着时间的推移，企业IT与工厂之间的互联不断增加，导致了系统更复杂，往往将标准以太网和工业以太网与现场总线混合使用。例如，机器可能会利用：适用于与伺服器进展通讯的SERCOS1适用于联网变频驱动器的PROFIBUS适用于故障平安现场总线通讯的SafetyBUSp适用于连接至传感器的DeviceNet适用于向最终用户发送数据、通过网关访问的以太网这样的网络很复杂，而且它的建立和维护也很昂贵。每个协议都需要各自的施行程序、安装人员和培训。相比之下，以太网提供了将适用于运动、平安等的不同网络交融到经济高效的根底架构上的可能

4、性，该架构布线更轻易，获得供给商的广泛支持，并能适应将来要求。以太网提供了不同网络交融的可能性EtherNet/IP协议表达了怎样在理论中充分发挥交融的作用。通过使用TCP/IP和UDP/IP等标准以太网技术、辅以CIPSync用于实现分布式时钟IEEE1588准确时间协议同步等特性，集成的交换式系统可以同时适应贸易和工业应用。2.确定性适用于运动控制应用运动控制依靠于准确通讯。这种准确性通过使用基于时隙的调度来支持，每个设备在调度策略中都有一个与其它设备进展通讯的调度表。这些伺服驱动器和控制器计算出它们各自的时序，由此可计算出控制函数的T值。但是，假如数据传输变得无法预测，那么可能会丧失结果

5、，因此需要确定性来确保环路的稳定性。以太网可以支持工厂中苛刻的运动控制应用在某些情况下，通过直接集成于英特尔芯片内的加速器电路在EtherNet/IP中施行IEEE1588，只是以太网解决方案用于强迫确定性的一种常见机制。EtherCAT的高速实时处理是运动控制应用中怎样实现始终如一的预测性能的另一个例如。EtherCAT打破了基于PCI的集中式通讯的严格物理限制，即要求机器处理单元和伺服处理器之间可快速通讯但需要保持短间隔。JasonGoerges在发表于2020年MachineDesign的一篇文章中解释道：“基于EtherCAT的分布式处理器架构具备宽带宽、同步性和物理灵敏性，可与集中式

6、控制的功能相媲美并兼具分布式网络的上风。 “事实上，一些采用这种方式的处理器可以控制多达64个高度协调的轴包括位置、速度和电流环以及换向，采样速率和更新速率为20kHz。3.面向IIoT的长期可行性以太网自作为一种局域网技术问世以来，已经过一系列开展。鉴于传统现场总线组件目前的制造规模较小，而PCI正面临逐渐成为过期的工业标准架构的风险，以太网经过不断开展，现已完全有才能为以IP为核心的工业物联网提供效劳。即将到来的改良如时间敏感型网络将完善IEEE1588并支持网络交融的可能性也使以太网成为当前和将来运动控制的理想选择。这并不是讲现场总线和PCI将会消亡，只是随着自动化行业迈向IIoT，以太网的上风将持续提升。