隨著工業(yè)4.0模式的快速演進，設備互聯(lián)變得越來越重要。生產現(xiàn)場無數(shù)的機器連接需求，推動了工業(yè)以太網市場節(jié)節(jié)上升。根據(jù)瑞典工業(yè)網絡有限公司HMS對工業(yè)物聯(lián)網市場的年度調查最新結果顯示，2017年用于工廠自動化領域的以太網安裝節(jié)點首次超過傳統(tǒng)現(xiàn)場總線。

數(shù)據(jù)顯示，工業(yè)以太網節(jié)點安裝數(shù)量從2016年的46%市場占比增長到2017年的52%，而現(xiàn)場總線從48%下降到42%。其中，EtherNet/IP是目前安裝最廣泛的工業(yè)以太網，其市場份額占15%，其次是PROFINET和PROFIBUS占比12%，而無線技術保持在6%的市場份額。

制造業(yè)的智能化轉型需要高性能網絡來支持，物聯(lián)網解決方案和工廠設備的整合在推動工業(yè)以太網的使用。過去很長一段時間工業(yè)以太網處于過渡階段，現(xiàn)在從安裝節(jié)點數(shù)量來看，工業(yè)以太網已經取代現(xiàn)場總線。

據(jù)HMS報告，現(xiàn)場總線雖然在市場占比輸給了工業(yè)以太網，但2017年現(xiàn)場總線的安裝數(shù)量是增長的，其增長率從2016年的4%提升到6%，可見工業(yè)網絡市場正處于快速發(fā)展的階段。不過，網絡供應商認為未來幾年現(xiàn)場總線安裝數(shù)量會穩(wěn)步下降。

2017年工業(yè)無線通信安裝節(jié)點比2016年增長了32%，雖然無線技術在不斷擴大，但市場份額相對較少，最終維持在6%的市場占比。其中，WLAN是目前最流行的無線技術，其次是藍牙。無線通信技術可以減少布線，并為設備連接和控制提供便利，越來越多地被機器制造商和系統(tǒng)集成商用來實現(xiàn)創(chuàng)新方案，包括通過平板電腦或智能手機連接監(jiān)控等解決方案。

分析發(fā)現(xiàn)歐洲和中東地區(qū)以Profinet和EtherNet/IP為主要的網絡協(xié)議，其中Profibus被廣泛使用，還有其網絡包括EtherCat、ModbusTCP和EthernetPowerlink也比較流行；而美國市場比較明顯的是向EtherNet/IP發(fā)展；在亞洲市場，Profinet、EtherNet/IP、Profibus、EtherCat、Modbus和CC-Link均廣泛使用。

廠商為何青睞工業(yè)以太網？

工業(yè)以太網其實就是將以太網應用于工業(yè)中，由于現(xiàn)場環(huán)境惡劣，設備連接往往需要更堅固的連接器、電纜，還有一個最重要的是確定性。為了達到更好的確定性，工業(yè)以太網使用了專門的協(xié)議。目前，比較流行的工業(yè)以太網協(xié)議有PROFINET、EtherNet/IP、EtherCAT和POWERLINK等。

通常工業(yè)以太網的數(shù)據(jù)傳輸速率范圍從10Mbit/s到1Gb/s，其中100Mbit/s是工業(yè)以太網應用中最流行的速度。工業(yè)以太網需要一些額外的考慮，而不是在辦公室使用的以太網系統(tǒng)。例如，用戶需要通過網絡實時監(jiān)控工廠中生產設備的不同溫度、振動、噪音以及其它的一些參數(shù)。

像PROFINET和EtherCAT這樣的工業(yè)以太網協(xié)議是從傳統(tǒng)以太網標準修改而來的，不僅確保制造業(yè)設備數(shù)據(jù)的正確發(fā)送和接收，還能夠在系統(tǒng)需要執(zhí)行特定操作時按時發(fā)送和接收指令。例如，自動化灌裝生產過程中需要通過網絡發(fā)送灌裝數(shù)據(jù)以確保瓶子灌裝按照預期進行，實時生成自動化報告，當瓶子裝滿時，網絡上會發(fā)出停止灌裝的命令。

工業(yè)環(huán)境中設備之間如果發(fā)生數(shù)據(jù)丟失或延遲可能會引發(fā)災難，所以工業(yè)以太網絡的實時性和確定性是十分重要的。工業(yè)環(huán)境必需保證實時感知自動化生產過程狀態(tài)，能在惡劣的環(huán)境下完成工廠工藝需求。

邊緣自動化與IIoT的機遇

隨著確定性工業(yè)以太網協(xié)議和零故障冗余協(xié)議的到來，某些行業(yè)供應商提議要開發(fā)基于工業(yè)以太網EtherNet/IP連接的傳感器，但也有人表示無需采用支持以太網的傳感器，因為IO-Link、HART或WirelessHART可以連接傳感器，并通過轉換設備進入工業(yè)以太網。一些過程工業(yè)供應商已經制定了潛在的新標準，可以通過現(xiàn)場總線將傳感器連接到工業(yè)以太網。

在過去，自動化行業(yè)的許多人堅持以工業(yè)太網不會延伸到傳感器、儀器儀表和檢測設備，但今天工業(yè)4.0時代已經到來，物聯(lián)網解決方案進一步推進了邊緣設備的智能化發(fā)展。工業(yè)以太網終端設備包括傳感器和I/O驅動器，將在未來的連接業(yè)務戰(zhàn)略中發(fā)揮關鍵作用。為了擴展設備的分析能力，工業(yè)以太網必須擴展到自動化鏈中的最后一個設備：傳感器和I/O。

設備管理人員希望更高程度上利用工廠層面的信息進行業(yè)務決策，因此他們將注意力轉向類似于傳感器和I/O等智能化產品上。將數(shù)據(jù)導入云應用程序的能力又進一步促進了對具有大數(shù)據(jù)吞吐量和支持以太網的終端設備的需求，這些任務超出了大多數(shù)專用傳統(tǒng)自動化網絡的能力。

工業(yè)以太網設備可滿足IIoT和工業(yè)4.0的需求，如減少機器停機時間和提升生產靈活性，工業(yè)以太網和無線將成為這些目標的主要推動力。