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工業(yè)4.0機(jī)遇來(lái)臨，工業(yè)以太網(wǎng)銷(xiāo)量首超現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)

隨著工業(yè)4.0模式的快速演進(jìn)，設(shè)備互聯(lián)變得越來(lái)越重要。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)數(shù)的機(jī)器連接需求，推動(dòng)了工業(yè)以太網(wǎng)市場(chǎng)節(jié)節(jié)上升。根據(jù)瑞典工業(yè)網(wǎng)絡(luò)有限公司HMS對(duì)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的年度調(diào)查最新結(jié)果顯示，2017年用于工廠(chǎng)自動(dòng)化領(lǐng)域的以太網(wǎng)安裝節(jié)點(diǎn)首次超過(guò)傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)。

數(shù)據(jù)顯示，工業(yè)以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)安裝數(shù)量從2016年的46%市場(chǎng)占比增長(zhǎng)到2017年的52%，而現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)從48%下降到42%。其中，EtherNet/IP是目前安裝最廣泛的工業(yè)以太網(wǎng)，其市場(chǎng)份額占15%，其次是PROFINET和PROFIBUS占比12%，而無(wú)線(xiàn)技術(shù)保持在6%的市場(chǎng)份額。

制造業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型需要高性能網(wǎng)絡(luò)來(lái)支持，物聯(lián)網(wǎng)解決方案和工廠(chǎng)設(shè)備的整合在推動(dòng)工業(yè)以太網(wǎng)的使用。過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間工業(yè)以太網(wǎng)處于過(guò)渡階段，現(xiàn)在從安裝節(jié)點(diǎn)數(shù)量來(lái)看，工業(yè)以太網(wǎng)已經(jīng)取代現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)。

據(jù)HMS報(bào)告，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)雖然在市場(chǎng)占比輸給了工業(yè)以太網(wǎng)，但2017年現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的安裝數(shù)量是增長(zhǎng)的，其增長(zhǎng)率從2016年的4%提升到6%，可見(jiàn)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)正處于快速發(fā)展的階段。不過(guò)，網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商認(rèn)為未來(lái)幾年現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)安裝數(shù)量會(huì)穩(wěn)步下降。

2017年工業(yè)無(wú)線(xiàn)通信安裝節(jié)點(diǎn)比2016年增長(zhǎng)了32%，雖然無(wú)線(xiàn)技術(shù)在不斷擴(kuò)大，但市場(chǎng)份額相對(duì)較少，最終維持在6%的市場(chǎng)占比。其中，WLAN是目前最流行的無(wú)線(xiàn)技術(shù)，其次是藍(lán)牙。無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)可以減少布線(xiàn)，并為設(shè)備連接和控制提供便利，越來(lái)越多地被機(jī)器制造商和系統(tǒng)集成商用來(lái)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新方案，包括通過(guò)平板電腦或智能手機(jī)連接監(jiān)控等解決方案。

分析發(fā)現(xiàn)歐洲和中東地區(qū)以Profinet和EtherNet/IP為主要的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，其中Profibus被廣泛使用，還有其網(wǎng)絡(luò)包括EtherCat、Modbus TCP和Ethernet Powerlink也比較流行;而美國(guó)市場(chǎng)比較明顯的是向EtherNet/IP發(fā)展;在亞洲市場(chǎng)，Profinet、EtherNet/IP、Profibus、EtherCat、Modbus和CC-Link均廣泛使用。

廠(chǎng)商為何青睞工業(yè)以太網(wǎng)?

工業(yè)以太網(wǎng)其實(shí)就是將以太網(wǎng)應(yīng)用于工業(yè)中，由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，設(shè)備連接往往需要更堅(jiān)固的連接器、電纜，還有一個(gè)最重要的是確定性。為了達(dá)到更好的確定性，工業(yè)以太網(wǎng)使用了專(zhuān)門(mén)的協(xié)議。目前，比較流行的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議有PROFINET、EtherNet/IP、EtherCAT和POWERLINK等。

通常工業(yè)以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速率范圍從10 Mbit/s到1 Gb/s，其中100 Mbit/s是工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用中最流行的速度。工業(yè)以太網(wǎng)需要一些額外的考慮，而不是在辦公室使用的以太網(wǎng)系統(tǒng)。例如，用戶(hù)需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)控工廠(chǎng)中生產(chǎn)設(shè)備的不同溫度、振動(dòng)、噪音以及其它的一些參數(shù)。

像PROFINET和EtherCAT這樣的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議是從傳統(tǒng)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)修改而來(lái)的，不僅確保制造業(yè)設(shè)備數(shù)據(jù)的正確發(fā)送和接收，還能夠在系統(tǒng)需要執(zhí)行特定操作時(shí)按時(shí)發(fā)送和接收指令。例如，自動(dòng)化灌裝生產(chǎn)過(guò)程中需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送灌裝數(shù)據(jù)以確保瓶子灌裝按照預(yù)期進(jìn)行，實(shí)時(shí)生成自動(dòng)化報(bào)告，當(dāng)瓶子裝滿(mǎn)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)上會(huì)發(fā)出停止灌裝的命令。

工業(yè)環(huán)境中設(shè)備之間如果發(fā)生數(shù)據(jù)丟失或延遲可能會(huì)引發(fā)災(zāi)難，所以工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性和確定性是十分重要的。工業(yè)環(huán)境必需保證實(shí)時(shí)感知自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程狀態(tài)，能在惡劣的環(huán)境下完成工廠(chǎng)工藝需求。

邊緣自動(dòng)化與IIoT的機(jī)遇

隨著確定性工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議和零故障冗余協(xié)議的到來(lái)，某些行業(yè)供應(yīng)商提議要開(kāi)發(fā)基于工業(yè)以太網(wǎng)EtherNet/IP連接的傳感器，但也有人表示無(wú)需采用支持以太網(wǎng)的傳感器，因?yàn)镮O-Link、HART或WirelessHART可以連接傳感器，并通過(guò)轉(zhuǎn)換設(shè)備進(jìn)入工業(yè)以太網(wǎng)。一些過(guò)程工業(yè)供應(yīng)商已經(jīng)制定了潛在的新標(biāo)準(zhǔn)，可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)將傳感器連接到工業(yè)以太網(wǎng)。

在過(guò)去，自動(dòng)化行業(yè)的許多人堅(jiān)持以工業(yè)太網(wǎng)不會(huì)延伸到傳感器、儀器儀表和檢測(cè)設(shè)備，但今天工業(yè)4.0時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)解決方案進(jìn)一步推進(jìn)了邊緣設(shè)備的智能化發(fā)展。工業(yè)以太網(wǎng)終端設(shè)備包括傳感器和I/O驅(qū)動(dòng)器，將在未來(lái)的連接業(yè)務(wù)戰(zhàn)略中發(fā)揮關(guān)鍵作用。為了擴(kuò)展設(shè)備的分析能力，工業(yè)以太網(wǎng)必須擴(kuò)展到自動(dòng)化鏈中的最后一個(gè)設(shè)備：傳感器和I/O。

設(shè)備管理人員希望更高程度上利用工廠(chǎng)層面的信息進(jìn)行業(yè)務(wù)決策，因此他們將注意力轉(zhuǎn)向類(lèi)似于傳感器和I/O等智能化產(chǎn)品上。將數(shù)據(jù)導(dǎo)入云應(yīng)用程序的能力又進(jìn)一步促進(jìn)了對(duì)具有大數(shù)據(jù)吞吐量和支持以太網(wǎng)的終端設(shè)備的需求，這些任務(wù)超出了大多數(shù)專(zhuān)用傳統(tǒng)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的能力。

工業(yè)以太網(wǎng)設(shè)備可滿(mǎn)足IIoT和工業(yè)4.0的需求，如減少機(jī)器停機(jī)時(shí)間和提升生產(chǎn)靈活性，工業(yè)以太網(wǎng)和無(wú)線(xiàn)將成為這些目標(biāo)的主要推動(dòng)力。