物聯(lián)網(wǎng)驅(qū)動(dòng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為降低

物聯(lián)網(wǎng)驅(qū)動(dòng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為降低將工業(yè)以太網(wǎng)集成到受限網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的成本和復(fù)雜性創(chuàng)造了新的可能性。鑒于DeviceNet取得了巨大的成功，ODVA和羅克韋爾自動(dòng)化有興趣尋求在設(shè)備級(jí)實(shí)現(xiàn)工業(yè)以太網(wǎng)的技術(shù)解決方案，這并不奇怪。其結(jié)果是推動(dòng)探索受限網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的EtherNet / IP增強(qiáng)功能，并最終追求基于以太網(wǎng)，IP和相關(guān)開(kāi)放式生態(tài)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)的可能性和優(yōu)勢(shì)。

這項(xiàng)技術(shù)的潛在優(yōu)勢(shì)可能是巨大的，包括通過(guò)最小化網(wǎng)關(guān)使用，消除硬接線以及使用云連接和分析改進(jìn)系統(tǒng)優(yōu)化和維護(hù)來(lái)降低設(shè)備的復(fù)雜性和降低成本。

在最近的ODVA技術(shù)會(huì)議上，其中一個(gè)演講討論了這一單一網(wǎng)絡(luò)愿景的障礙，以及一系列有助于實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的探索領(lǐng)域。該論文的作者包括大衛(wèi)D.勃蘭特，高級(jí)首席工程師和大印許，在羅克韋爾自動(dòng)化公司的高級(jí)研究工程師約爾格Hähniche博士，開(kāi)發(fā)和集成服務(wù)的負(fù)責(zé)人一起，和馬提亞·迪特里希在恩德斯豪斯過(guò)程解決方案的軟件工程師AG。

該論文的結(jié)論是，開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)提供了可以在這一領(lǐng)域承擔(dān)的新技術(shù)，以克服主要與成本和復(fù)雜性相關(guān)的障礙。許多因素可能會(huì)共同推進(jìn)EtherNet / IP的前景，專(zhuān)門(mén)用于“受限”的網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備。這些包括：

前所未有的物聯(lián)網(wǎng)機(jī)會(huì)促使IETF標(biāo)準(zhǔn)組織(www.ietf.org)為受限設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)(RFC 7228)創(chuàng)建IP堆棧優(yōu)化。

增強(qiáng)功能適用于低功耗無(wú)線(6TiSCH)和有線網(wǎng)絡(luò)，并提供開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)解決方案。

可能性包括消除TCP開(kāi)銷(xiāo)(僅限UDP)，壓縮消息的新功能(6LoWPAN)，地址空間擴(kuò)展(IPv6)，安全優(yōu)化(OSCORE)以及縮小設(shè)備上使用的Web服務(wù)器(CoAP)的能力。

該報(bào)指出：“眾多行業(yè)涌入IEEE，開(kāi)發(fā)增強(qiáng)功能，使以太網(wǎng)能夠取代其他網(wǎng)絡(luò)。由此產(chǎn)生的單對(duì)以太網(wǎng)套件可減少布線，節(jié)點(diǎn)成本，尺寸和功耗，從而在單對(duì)上提供通信和電源。1000米的變體針對(duì)加工廠和其他大型場(chǎng)地。確定性以太網(wǎng)總線變體針對(duì)非常受限制的設(shè)備，例如機(jī)柜內(nèi)部件。“

IEEE貢獻(xiàn)

隨著物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)造機(jī)會(huì)和主要市場(chǎng)(例如汽車(chē))，轉(zhuǎn)向全以太網(wǎng)車(chē)輛，主要組織正在推動(dòng)以太網(wǎng)和/或IP的擴(kuò)展。主要行業(yè)參與者組成了OPEN(One Pair EtherNet)聯(lián)盟，以推廣各種單對(duì)以太網(wǎng)(SPE)解決方案，并致力于IEEE內(nèi)部的開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)解決方案。

其他市場(chǎng)應(yīng)用領(lǐng)域，包括智能LED照明和過(guò)程自動(dòng)化，也一直致力于針對(duì)特定行業(yè)的解決方案。IEEE在單對(duì)以太網(wǎng)(SPE)上的工作預(yù)計(jì)將提供以太網(wǎng)通信，并通過(guò)長(zhǎng)達(dá)1000米的電纜(包括許多已安裝的電纜)為本質(zhì)安全環(huán)境供電。

關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)

本文中提到的許多受限制的EtherNet IP應(yīng)用領(lǐng)域適用于智能制造，包括機(jī)柜內(nèi)和機(jī)上實(shí)施，過(guò)程自動(dòng)化和低功耗無(wú)線系統(tǒng)。

一種有趣的技術(shù)可能性是僅在這些系統(tǒng)中使用UDP作為降低成本和復(fù)雜性的方法。EtherNet / IP當(dāng)前要求在設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)堆棧中使用TCP和UDP。盡管TCP確實(shí)具有優(yōu)勢(shì)，但它還增加了額外的資源需求。TCP是面向連接的;堆棧需要跟蹤連接到設(shè)備的每個(gè)客戶(hù)端和緩沖消息，以防數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)上丟失并需要重新傳輸。

根據(jù)該論文，“僅使用UDP可以顯著降低堆棧復(fù)雜性和消息。僅限UDP的原型在受限設(shè)備中的閃存和RAM節(jié)省了約30%。這種減少意味著設(shè)備使用一個(gè)更小的MCU，從而降低了成本，尺寸和功耗。“

雖然這些解決方案的工作正在進(jìn)行中，ODVA會(huì)議的主持人強(qiáng)調(diào)我們處于發(fā)展的早期階段，但這是一個(gè)值得關(guān)注的技術(shù)領(lǐng)域，因?yàn)樗锌赡軇?chuàng)造巨大的長(zhǎng)期效益。

以下是ODVA會(huì)議上提供的完整技術(shù)論文的鏈接：受限設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的EtherNet / IP增強(qiáng)功能。

Al Presher是Design News的資深作家，涵蓋自動(dòng)化和控制，運(yùn)動(dòng)控制，動(dòng)力傳輸，機(jī)器人和流體動(dòng)力。