在一個自動化工廠中,包括工業(yè)以太網(wǎng)(IndustrialNetworking)、可程序邏輯控制器(PLC)、伺服驅(qū)動器、IO、HMI等,都是極受重視的項目。以臺灣出口產(chǎn)品中最知名的工具機臺(CNC)為例,一個完整的車床、洗床、磨床等,幾乎涵蓋了以上的所有關鍵組件。
在這些關鍵組件中,工業(yè)以太網(wǎng)的角色舉足輕重。因為在工廠自動化產(chǎn)在線,信息的傳遞都是透過工業(yè)以太網(wǎng)來進行鏈接。工業(yè)以太網(wǎng)不只能用于工業(yè)自動化,包括運動控制、智能電網(wǎng)、高鐵車廂、捷運閘門連貫、紡織機、工具機等,都是工業(yè)以太網(wǎng)的應用范圍。
工業(yè)以太網(wǎng)的傳輸線與一般PC所使用的以太網(wǎng)絡線相同。傳統(tǒng)的工業(yè)傳輸線路,包括地址線、數(shù)據(jù)線與控制線等,必須采用一大捆的并行線路,但透過工業(yè)以太網(wǎng),只需要一條線就可以傳送命令來控制數(shù)據(jù),不需要使用數(shù)量龐大的線材。而工業(yè)以太網(wǎng)也擁有工業(yè)應用所需要的容余、以及時間定時管理等功能,盡管工業(yè)以太網(wǎng)與家用的PC以太網(wǎng)并非完全相同,然而其精神是一致的。
對于工業(yè)以太網(wǎng),各家大廠都推出自有標準。例如西門子的自有標準為ProFiNET、美國的ROCKWELL標準叫做EtherNetIP、德國Beckhoff推的是EtherCAT、奧地利的B&R則主推EthernetPowerlink,每家大廠都推出自有的協(xié)議,其心態(tài)無非希望市場都來使用自家的協(xié)議,如此一來,可以球員兼裁判,但也導致市場的標準紛亂無章。
各家廠商盡管都有自家標準,但為了市場占有率,也必須支持其他廠商的協(xié)議。只是工業(yè)以太網(wǎng)標準如此繁多,又該怎么做?
目前市場上存在許多解決方法,例如采用ASIC,但只能選擇固定種類的協(xié)議。有些廠商則將各種不同協(xié)議做成小型的模塊,因應客戶需求,更改模塊來支持不同協(xié)議。但缺點是必須針對不同協(xié)議,做出多種模塊,不只成本提高,在管理上也不具靈活性。這些方式,盡管都能解決問題,但都不是最佳的方案。
其實要解決這些問題,需要一顆FPGA就夠了。FPGA由于是可程序邏輯芯片,因此要什么協(xié)議,只需要把該協(xié)議的IP寫入FPGA里就能支持一次搞定,完全擁有彈性與靈活性。