整合繁复工控网络 提升数据传输效能与控制整合
- DIGITIMES企划
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在生产现场通常会使用大量的自动化生产设计，但产线自动化需求可能无法一步到位，通常需因应加工需求增加自动化处理，但工业上使用的PLC、伺服马达控制器、传感器所用的网络通讯协定不见得一致，这也造成整合工控网络上的困扰…
一般作法可以应用可应用于Ethernet的扩充模块，例如将CANopen总线或是DeviceNet线路应用场合透过通讯模块，将终端自动化设备扩充支持与衔接至Ethernet网络环境，透过运用Ethernet整合的优势，可让生产现场的自动化设备可以统一利用Ethernet网络进行整合与衔接。
但在整合自动化设备前，仍需针对不同工控网络差异进行了解，熟悉不同设备与通讯技术方案差异可能造成的技术限制，避免在整合设备后产线出现数据不同步或影响自动化处理问题层出不穷。
EtherNet/IP
EtherNet/IP原由Rockwell Automation公司所开发的工业Ethernet通讯协定，由Open DeviceNet Vendors Association(ODVA)管理，主要是可应用于程序控制与自动化设备的网通连接应用整合，也是通用工业协定(Common Industrial Protocol；CIP)的一部份，至于EtherNet/IP名称中的「IP」指的是Industrial Protocol工业协议简称，基本上跟网际网络的IP一点关系都没有。
EtherNet/IP网络为提供应用开放式工业标准联网技术的工厂，一种可以在生产现场布建的网络系统与通讯环境，EtherNet/IP可以因应离散、连续过程、安全、设备趋动、批次处理的自动工控应用中，作为实时控制与信息撷取的网通技术方案，此外EtherNet/IP也可衔接传感器、启动设备与控制器、工控HMI(Human Machine Interface)人机界面终端的网络技术，甚至还可把生产现场的自动化设备数据接入企业网络中纪录或再处理。
而EtherNet/IP为网络应用层的协定，可将衔接网络上的装置或设备当作物件，并可存取来自ControlNet及DeviceNet网络上的自动化物件，而EtherNet/IP采用Ethernet物理层网络，同时也是架构在TCP/IP通讯协定之上，
CANopen
CANopen为控制器区域网络(Controllor Area Network；CAN)应用的高层通讯协定，其中包含通讯？设备子协定，在嵌入式系统中为相当常见的应用，而在工业控制与自动化应用也是相当常见的生产现场总线应用。CANopen支持设备监控、网络管理、节点间通讯需求支持，透过简易的传输层让终端装置或设备的通讯整合更便利。
CANopen在物理层透过CANbus每次少量的数据量，传送数据包含11位元的 ID、线上传输请求(remote transmission request；RTR)数据，一组CANopen网络可允许127台设备连接，但在CANbus CAN 2.0 B 规格中也允许29位元的装置ID支持，应用CAN 2.0 B可让CANopen网络避开仅支持127台设备的使用限制，但为了便于现场部署，实际在自动化应用现场CANopen网络与对应连接设备都会选择低于127组设备为主。
DeviceNet
DeviceNet网络，为提供适用于简单的自动化设备或工业设备连接应用，同时也是开放式与设备等级控制的信息网络方案，DeviceNet可以支持传感器、单片机或更高端的自动化设备。
DeviceNet多应用于自动化或设备的现场总线标准，为由Allen-Bradley公司开发，DeviceNet为应用CAN为底层通讯协定，搭配应用层针对多种设备定义的profile处理设备与电脑间的信息交换、设备安全与控制系统应用。DeviceNet由ODVA开放DeviceNet厂商协会(Open DeviceNet Vendors Association)维护。
使用网络模块 整合不同设备工业通讯需求
以应用场合检视，以工厂自动化的监控网络或是建筑自动化应用来说，一般会使用Ethernet作为终端的网络整合，因为可以透过Ethernet轻松地将个人电脑、终端触控人机界面设备与自动化网络进行连接，再使用Ethernet转工业网络连接之转换模块进行生产现场的变频器、伺服马达、温控器等终端自动化端点监控与控制，达到线上操作的目的。
Ethernet本身在工业网络应用中，即具备使用普及、安装便利等优点，网络环境部署快速、简便，网络设备选择多元，再搭配网络模块转换即可使生产现场的设备或传感器也能衔接工厂自动化网络进行整合。
生产现场设备会使用到的通讯或网络方案其实相当多，例如常见的有RS-485、CANopen、TAP-CB03、DeviceNet等，就可利用网络模块搭配，目前工控设备厂商也有推出可支持不同网络通讯应用的网络模块，实际整合使用并不会太复杂，同时透过Ethernet统整生产现场的网络环境，也可让网络维护与整合更便利。
部署工业网络 以稳定、耐用优先考量
而整合工业网络，除需考量到不同网络通讯方案的差异外，对于自动化设备的通讯界面或是网络技术，通常也不宜贸然进行变更，但为了让设备能透过联网进行线上控制与运行状态监控，对于采用特殊网络界面的生产设备浪费人力驻守也不合理，较合宜的做法为透过网络模块转换，善用统一的通讯网络来整合生产设备的通讯与控制需求，再利用终端PC或是人机界面触控终端整合产线设备的相关实时运作信息。
但工业网络毕竟使用环境常有高温、高湿度与高粉尘等问题，工业加工机具与设备产生的运作震动大，电磁驱动的生产设备电源杂讯与突波干扰多，在部署设备的通讯网络时就必须针对网络线材的抗杂讯、震动、高温、粉尘与潮湿问题进行改善。
使用适用于特殊恶劣环境的线材与部署工法，强化网络环境的强固表现，而针对工业网络环境转换用途设计的网络模块，基本上已预期会使用于工厂或生产线中，即便设备本身已针对杂讯、电源干扰、电磁干扰与环境温湿度条件进行强化，但实际上相关网络设备仍需在电源、抗电磁？突波电路上进行强化，再搭配高强度的机箱保护设备避免潮湿、高温、粉尘等问题，影响设备运行寿命与稳定性。
至于对工业网络环境，毕竟非商用网络应用环境需针对传输效能尽可能提升，基本上仍需以生产现场的应用条件与需求，同时参照生产设备的信息传输与连结需求进行分析与规划，对网络部署的要求并非传输效能优先，而是以线路强固、传输品质提升与够用的传输效能即可满足应用所需。
