工业网络的未来

瑞典HMS工业网络有限公司Jörgen Palmhager和Leif Malmberg先生将带您了解下一代工业通信技术的背后。

现代化工业以太网已远远超出标准以太网的功能。更佳的网络性能以及不断增加的功能对需在这些网络上通信的机器提出了更高的要求。瑞典HMS工业网络公司开发的网络通信解决方案能使工业自动化设备在不同网络之间通信。现在，新一代通信技术已初具规模，准备迎接现代化工业以太网网络和应用所带来的挑战。其核心是一种全新的网络处理器。

“为了解这项新技术，您需要先回顾一下历史，”HMS首席营运官Jörgen Palmhager说。“21世纪初引入工业以太网网络时，设备和机器制造商发现自身面临一个新挑战——让设备与现有的现场总线网络以及新的工业以太网网络保持兼容。在HMS，我们意识到需要一个专门的，含有合适功能、成本、尺寸和性能的网络处理器。”

由此推出了Anybus NP30单芯片网络处理器，它包含一个处理器、控制器，及空间（10×10毫米）极为有限的API接口。它还包括一个闪存，可在实际芯片中保存数据。



新网络，新要求？
“过去几年我们看到工业以太网需要更多的性能及新的结构，”Jörgen Palmhager称。“新的工业以太网网络变得越来越专业，并对网络处理器提出更多要求以处理不同网络和协议之间的‘翻译’。总之，我们需要针对不同的网络特性传输更多数据，同时还需更加灵活。”

为满足这一需求，HMS现推出Anybus NP40单芯片网络处理器，它含有一个高性能ARM处理器和FPGA（现场可编程门阵列）架构。该设备以Flash存储器为基础，采用在单芯片中结合性能和灵活性的结构设计。

FPGA架构用于提供各种实时以太网接口，而ARM处理器用于运行协议和应用程序栈。由于NP40建立在Flash存储器的基础上，所以该设备可对多种不同的工业以太网网络进行重新编程。这意味着，单个硬件平台只需下载新的固件便可以支持多种不同的网络。Jörgen Palmhager说：“这种新技术使设备制造商的生活更加便捷，因为他们只需在产品中安装一个通信模块，然后下载他们需要连接不同网络的软件即可。”

“我们相信结合了快速处理器和FPGA区域的新技术将提供一个面向未来的平台，”他继续说道。“这使得用户两全其美。他们不但可以得到严苛应用所需的速度和精度，还可以得到灵活性，仅需下载新的固件便可以适配不同的网络。”



三种规格？
Leif Malmberg是HMS公司嵌入式解决方案产品线经理。他预见自动化行业将以不同的规格向完整的解决方案发展。“在功能、支持、咨询和维护方面，我们的客户需要完整的解决方案，”他表示。“但是，他们可能会根据所需解决方案的整合方式对连接解决方案的规格提出不同要求。我们看到大多数用户需要完整的模块，这样他们只需插入机器即可实现网络连接，但有些用户需要半完整的网络卡，这样他们可以安装自己的主板和网络连接器。还有一些客户只想要网络处理器，然后在其周围创建自己的解决方案。”

这就是为什么HMS公司现在将其嵌入式CompactCom接口模块封装成三种不同的规格：芯片式、砖式，以及可使用户选择所需通信解决方案整合方式的模块。它们因其使用不同的通信芯片及自主设计的硬件而有所不同，可以安装砖式接口模块并连接自己的连接器，或将其插入现成的通信模块中。“在某种程度上，我们之前推出的NP30已具有这些选项，”Leif Malmberg说，“但采用新的嵌入式概念后，我们可以通过多种格式的新技术平台进一步扩大我们的产品。”

Jîrgen Palmhager

安全、能源及其他趋势。
提高性能及增强灵活性是推动该新技术发展的最强趋势，但业内也有其它颇具影响力的趋势。集成安全便是其一，这主要是由于越来越多的工业厂房想在其正规的工厂网络中整合安全网络。这也是为什么HMS公司正在开发一种新的安全模块实现工业设备和安全网络之间的通信。

另一个重要趋势是节能，因为所有的公司都致力于更环保、节省成本并符合更严格的能源消耗和废气排放法规。“我们很清楚地看到这一趋势，”Jörgen Palmhager说。“无论是从新兴的能源配置文件，如PROFIenergy，还是作为社会总体趋势来看。我们常看到工业设施中不同机器的使用率低于40％。许多情况下，机器在待机模式和操作模式中消耗的能源几乎相同，所以在机器停止时自动关闭可以节省大量成本。另一个明显的例子是日本最近发生地震和海啸所带来的影响。由于福岛反应堆发生故障导致电力短缺，许多公司试图通过一切手段节省能源，低功耗工业设备的需求依旧旺盛。”

新的以太网网络可实现更多功能，更便于工业应用使用。这也使得安全性考量越来越重要，如防止未经授权的访问——包括整个工厂及各个设备。“提供安全可靠的解决方案十分重要，越来越多的客户需要这类解决方案，”Jörgen Palmhager说。“然而，以太网即将面临的另一要求是提供可以支持新的互联网协议版本6（IPv6）的产品。我们已有解决方案在此协议上运行，这也将成为未来的必需品。”


未来已在这里。
尽管下一代通信解决方案直到2013/2014年才会作为标准模块投放市场，但已有客户率先试用该技术。Jörgen Palmhager说：“实际上，我们已在试点客户中应用新的NP40技术并将其发展为合作关系切实用于工厂应用。”Leif Malmberg补充道：“我们看到许多公司对这项新技术充满兴趣，尤其是来自驱动和动力领域的公司。AIDA公司及其供应商将最有可能成为这项新技术的早期采用者。”

HMS公司还预见设备制造商将对完整的通信解决方案提出需求，他们希望整个实施过程都能获取咨询和支持，而不是自己构建一个解决方案。“是的，这是多年来几乎未变的愿望，”Leif Malmberg说。“机器和设备制造商看到了集中精力建造自己的设备，而将网络通信交由合作伙伴处理的优势。”

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