整合繁複工控網路 提升資料傳輸效能與控制整合
- DIGITIMES企劃
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在生產現場通常會使用大量的自動化生產設計，但產線自動化需求可能無法一步到位，通常需因應加工需求增加自動化處理，但工業上使用的PLC、伺服馬達控制器、感測器所用的網路通訊協定不見得一致，這也造成整合工控網路上的困擾…
一般作法可以應用可應用於Ethernet的擴充模組，例如將CANopen總線或是DeviceNet線路應用場合透過通訊模組，將終端自動化設備擴充支援與銜接至Ethernet網路環境，透過運用Ethernet整合的優勢，可讓生產現場的自動化設備可以統一利用Ethernet網路進行整合與銜接。
但在整合自動化設備前，仍需針對不同工控網路差異進行了解，熟悉不同設備與通訊技術方案差異可能造成的技術限制，避免在整合設備後產線出現資料不同步或影響自動化處理問題層出不窮。
EtherNet/IP
EtherNet/IP原由Rockwell Automation公司所開發的工業Ethernet通訊協定，由Open DeviceNet Vendors Association(ODVA)管理，主要是可應用於程序控制與自動化設備的網通連接應用整合，也是通用工業協定(Common Industrial Protocol；CIP)的一部份，至於EtherNet/IP名稱中的「IP」指的是Industrial Protocol工業協議簡稱，基本上跟網際網路的IP一點關係都沒有。
EtherNet/IP網路為提供應用開放式工業標準聯網技術的工廠，一種可以在生產現場佈建的網路系統與通訊環境，EtherNet/IP可以因應離散、連續過程、安全、設備趨動、批次處理的自動工控應用中，作為即時控制與資訊擷取的網通技術方案，此外EtherNet/IP也可銜接感測器、啟動設備與控制器、工控HMI(Human Machine Interface)人機介面終端的網路技術，甚至還可把生產現場的自動化設備數據接入企業網路中紀錄或再處理。
而EtherNet/IP為網路應用層的協定，可將銜接網絡上的裝置或設備當作物件，並可存取來自ControlNet及DeviceNet網路上的自動化物件，而EtherNet/IP採用Ethernet物理層網路，同時也是架構在TCP/IP通訊協定之上，
CANopen
CANopen為控制器區域網路(Controllor Area Network；CAN)應用的高層通訊協定，其中包含通訊？設備子協定，在嵌入式系統中為相當常見的應用，而在工業控制與自動化應用也是相當常見的生產現場總線應用。CANopen支援設備監控、網路管理、節點間通訊需求支援，透過簡易的傳輸層讓終端裝置或設備的通訊整合更便利。
CANopen在物理層透過CANbus每次少量的資料量，傳送數據包含11位元的 ID、遠端傳輸請求(remote transmission request；RTR)資料，一組CANopen網路可允許127台設備連接，但在CANbus CAN 2.0 B 規格中也允許29位元的裝置ID支援，應用CAN 2.0 B可讓CANopen網路避開僅支援127台設備的使用限制，但為了便於現場部署，實際在自動化應用現場CANopen網路與對應連接設備都會選擇低於127組設備為主。
DeviceNet
DeviceNet網路，為提供適用於簡單的自動化設備或工業設備連接應用，同時也是開放式與設備等級控制的資訊網路方案，DeviceNet可以支援感測器、單片機或更高階的自動化設備。
DeviceNet多應用於自動化或設備的現場總線標準，為由Allen-Bradley公司開發，DeviceNet為應用CAN為底層通訊協定，搭配應用層針對多種設備定義的profile處理設備與電腦間的資訊交換、設備安全與控制系統應用。DeviceNet由ODVA開放DeviceNet廠商協會(Open DeviceNet Vendors Association)維護。
使用網路模組 整合不同設備工業通訊需求
以應用場合檢視，以工廠自動化的監控網路或是建築自動化應用來說，一般會使用Ethernet作為終端的網路整合，因為可以透過Ethernet輕鬆地將個人電腦、終端觸控人機介面設備與自動化網路進行連接，再使用Ethernet轉工業網路連接之轉換模組進行生產現場的變頻器、伺服馬達、溫控器等終端自動化端點監控與控制，達到遠端操作的目的。
Ethernet本身在工業網路應用中，即具備使用普及、安裝便利等優點，網路環境部署快速、簡便，網路設備選擇多元，再搭配網路模組轉換即可使生產現場的設備或感測器也能銜接工廠自動化網路進行整合。
生產現場設備會使用到的通訊或網路方案其實相當多，例如常見的有RS-485、CANopen、TAP-CB03、DeviceNet等，就可利用網路模組搭配，目前工控設備廠商也有推出可支援不同網路通訊應用的網路模組，實際整合使用並不會太複雜，同時透過Ethernet統整生產現場的網路環境，也可讓網路維護與整合更便利。
部署工業網路 以穩定、耐用優先考量
而整合工業網路，除需考量到不同網路通訊方案的差異外，對於自動化設備的通訊界面或是網路技術，通常也不宜貿然進行變更，但為了讓設備能透過連網進行遠端控制與運行狀態監控，對於採用特殊網路介面的生產設備浪費人力駐守也不合理，較合宜的做法為透過網路模組轉換，善用統一的通訊網路來整合生產設備的通訊與控制需求，再利用終端PC或是人機介面觸控終端整合產線設備的相關即時運作資訊。
但工業網路畢竟使用環境常有高溫、高濕度與高粉塵等問題，工業加工機具與設備產生的運作震動大，電磁驅動的生產設備電源雜訊與突波干擾多，在部署設備的通訊網路時就必須針對網路線材的抗雜訊、震動、高溫、粉塵與潮溼問題進行改善。
使用適用於特殊惡劣環境的線材與部署工法，強化網絡環境的強固表現，而針對工業網路環境轉換用途設計的網路模組，基本上已預期會使用於工廠或生產線中，即便設備本身已針對雜訊、電源干擾、電磁干擾與環境溫濕度條件進行強化，但實際上相關網路設備仍需在電源、抗電磁？突波電路上進行強化，再搭配高強度的機箱保護設備避免潮濕、高溫、粉塵等問題，影響設備運行壽命與穩定性。
至於對工業網路環境，畢竟非商用網路應用環境需針對傳輸效能盡可能提升，基本上仍需以生產現場的應用條件與需求，同時參照生產設備的資訊傳輸與連結需求進行分析與規劃，對網路部署的要求並非傳輸效能優先，而是以線路強固、傳輸品質提升與夠用的傳輸效能即可滿足應用所需。
