工业以太网的过去、现在和未来
- 2025/1/3 16:12:31 3385
- 来源：控制工程网
【仪表网 行业科普】工业通信网络正不断发展以改善制造企业的运营效率，工业以太网在其中发挥着关键作用。
自诞生以来，网络技术及其在工业自动化中的应用一直在不断发展和适应。它们通过增值标准、协议和创新，帮助制造企业解决不同的工程需求。在采用工业网络行业的新解决方案后，它们扩大了控制工程领域的创新机会。
01 工业通信是如何发展的？
50多年前，第三次工业革命之初，模拟电子技术向数字电子技术转变，获得了第一批通信标准的支持。例如，RS-232串行通信标准，提供了两个设备之间的点对点数据传输。随着具有前瞻性思维的工业参与者接受这一转变，他们开始努力解决一些紧迫问题，比如，使车间设备能够远距离发送信号并相互通信。
为了满足这些需求，在不到30年的时间里，随着控制器局域网(CAN)系统和现场总线的推出，网络技术发生了重大转变。这些技术开创了一个更加复杂和相互连接的通信时代，从而导致了工业以太网的兴起。
由于其无处不在的特性，工业以太网使更多的传感器、控制设备和网络节点能够高速共享大量数据。它还具有效率、灵活性、远程访问、诊断和更快联网等方面的潜在收益。得益于这些关键机遇，工业以太网成为几乎所有工业应用的基础传输技术。2018年，在工厂自动化领域新安装的节点数量上，工业以太网超过了传统的现场总线。
02 工业以太网的未来趋势
工业通信技术和工业以太网的发展并没有就此止步。随着制造企业能够通过工业以太网创建更多数字化和更先进的自动化设置，他们继续推进车间的发展，从而提出了新的要求。这些需求包括能够在网络上容纳越来越多的设备，以更高的速度处理不断增加的数据流量，提高准确性和精确度，以及促进不同供应商之间的数据共享。
为了满足这些不断增长的需求，工业以太网技术不断发展，提高了性能并融入了创新功能。虽然在过去，10 Mbps足以满足网络速度和带宽需求，但它很快就被大多数应用淘汰了，自动化供应商、专家和用户开始采用100 Mbps，甚至是1 Gbps。带宽的增加对于支持开发更具竞争力的产品以满足日益增长的数据驱动型业务需求至关重要。
另一个重要趋势是向开放的、独立于供应商的网络技术转变。以前，专有解决方案最常见。采用这些技术的用户会发现自己被绑定到某个供应商的生态系统中，很难集成不同制造商的设备，从而使其功能受限。因此，更具互操作性的替代方案越来越受欢迎。这些替代方案使系统集成商和最终用户能够灵活地选择适合特定需求和预期应用的自动化产品。设备供应商也从这一转变中受益，因为他们支持与更广泛的设备兼容，并建立协同合作。
随着控制工程和工业自动化需求的不断发展，以太网技术也在不断发展，为成功的工业物联网(IIoT)框架提供更高的速度、准确性、互操作性和适应性。随着企业努力实施更智能的数字化制造实践，对于控制工程领域网络技术的进一步调整和创新变得非常必要。
这种高度互联的IIoT装置的愿景，可以通过时间敏感型网络(TSN)实现，TSN是IEEE 802.1规范定义的以太网功能的最新扩展。它根据IEEE 802.1 AS标准，提供准确的分布式时间同步，并根据IEEE 802.1Qbv实现数据流量优先级、调度和排队功能。
这些功能使网络基础设施能够支持最苛刻的高速应用，确保确定性通信，同时为广泛的互连提供坚实可靠的平台。这些功能有助于创建统一的IIoT环境，在该环境中，任何类型的数据都可以共享，无论其原始域如何，以支持自动化和有效的数据驱动型决策。
TSN工业自动化一致性协作组织 (TIACC) 的成立等最新进展一直在促进供应商中立的全行业一致性。这与其它举措一道，旨在满足市场对同一网络中不同协议共存的需求，促进供应商之间的合作，以验证其TSN兼容解决方案，从而提高互操作性。
虽然总体来讲，工业以太网和工业网络已经取得了长足的进步，但如果认为它们已经走到了进化之旅的尽头，那就太天真了。下一代的创新已经出现，如连接车间、企业和整个供应链的无线通信等趋势。其他趋势还包括单对以太网 (SPE) 和以太网供电 (PoE) 支持者所倡导的简化网络要求。
不过，总会有意想不到的发展空间。新的用户需求和应用可能要等到企业数字化转型成熟后才能显现出来。这将使自动化专家、机器制造商和最终用户受益。它将推动控制工程和工业网络的进一步发展。随着工业网络适应新的挑战和创新，它的未来更令人兴奋。
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