【技术专栏】液压行业必须认识这8种通讯方式

文摘   2024-12-26 17:04   北京  

者简介:王鑫,硕士,运营液压贼船公众号,AutomationStudio技术销售,长期从事非标液压系统的设计与仿真工作。

现在的液压系统或者是液压元件,动不动就给你来个IO-LINK、EtherCAT等等一堆看不懂的协议,到底是人家销售太“装”了,还是咱们自身的知识体系太窄了?都不是,应该是我们液界媒体的工作没做到位…… 所以我们今天就来好好梳理一下液压系统或者液压元件上用到的各式各样的通讯方式。



01 USB


USB作为计算机与外部设备之间广泛运用的标准通信接口,依靠差分信号传输数据,涵盖高速(如USB 3.0及以上)与低速(USB 1.0、USB 2.0等)多种模式。


在比例伺服阀领域,它主要承担设备与计算机之间参数配置、故障诊断等连接任务。


在应用场景与特点方面,USB极为便利,在设备研发环节或现场维护时,技术人员可借助USB接口将比例伺服阀与电脑相连。其优势显著,如USB 3.0理论传输速率可达5Gbps,且短距离连接稳定性佳;然而,其短板亦不容忽视,传输距离受限,通常不过数米,并且不太适宜实时控制通信。



02 IO-Link



IO-Link是自动化系统中用于设备通信的传感器 / 执行器接口标准,基于点对点通信模式,借助短脉冲传输数据,能将现场设备(如比例伺服阀)接入更高层级的自动化网络。从应用场景与特点来讲,在工业自动化场景中,尤其在小型设备或紧凑自动化单元里应用广泛。


其显著特点是可简化布线,单根电缆即可实现电源与数据传输,还能自动识别连接设备。尽管数据传输速率相对不高,但对于部分对速度要求不苛刻的比例伺服阀控制场景,比如简单物料搬运设备中的阀门控制,已能满足需求。


03 蓝牙



蓝牙属于短距离无线通信技术,工作于2.4GHz频段,运用跳频技术规避干扰,通过配对设备构建连接,在比例伺服阀通信中可借助蓝牙模块达成无线控制。


在应用场景与特点上,适用于那些需要灵活移动设备操控比例伺服阀的情形,例如实验设备调试或一些便携式设备场景。蓝牙的优势在于无线连接便捷,无需复杂布线;但其传输距离较短(一般在10-100米左右,具体受功率与环境影响),传输稳定性易受环境中其他无线信号干扰,且传输速率有限,面对大数据量实时控制时可能出现延迟问题。



04 CANopen



CANopen作为基于控制器局域网(CAN)总线的高层协议,CAN总线本身是多主站串行通信协议,CANopen在其基础上界定了通信对象、设备模型与应用层协议,借助标识符区分不同消息,具备良好的错误检测与处理机制。在应用场景与特点方面,在工业自动化与汽车领域应用极为广泛。对于比例伺服阀而言,可轻松融入基于CANopen的自动化系统。其优点突出,实时性良好,支持多设备同时通信,网络可靠性高,能够实现分布式控制,通信速率最高可达1Mbps,足以满足比例伺服阀在自动化生产线中多个阀门协同控制的实时需求。



05 Powerlink



Powerlink是一种实时以太网协议,采用时分多址(TDMA)通信方式。在每个通信周期里,划分成等时长时隙,不同节点在特定时隙收发数据,以此确保通信的实时性与确定性。在应用场景与特点上,主要应用于对实时性要求极高的工业自动化控制系统。对于比例伺服阀,在高精度运动控制场景应用较多。其特色在于高精度同步性能,可实现微秒级同步精度,通信速率高达100Mbps,能保障多个比例伺服阀协同动作的精准性,例如在高精度机床设备或高速自动化包装设备中。



06 Profinet



Profinet 是基于工业以太网的自动化通信标准,采用生产者-消费者模型,借助以太网交换机连接设备,支持实时(RT)与等时同步实时(IRT)通信模式,IRT模式可提供高精度同步通信。在应用场景与特点方面,在工业自动化大型系统中广泛应用。对于比例伺服阀而言,可便捷地与其他自动化设备整合至统一网络。其优点众多,开放性出色,能兼容多种设备,通信速率达100Mbps 或更高。在复杂工业生产流程中,如汽车制造生产线里多个机器人与阀门协同工作场景下,可实现高效控制。


07 EtherCAT



EtherCAT 是一种实时工业以太网技术,采用独特的 “数据帧穿越” 机制。数据帧途经每个设备节点时,节点能迅速提取与插入自身数据,而数据帧不停顿,极大提升通信效率。在应用场景与特点方面,在高速、高精度工业自动化设备控制中表现卓越。对于比例伺服阀,可实现极快响应速度。其特点鲜明,通信周期短(可达微秒级),传输速率高(可达 100Mbps或更高),且可连接大量设备,在大型自动化生产线或复杂工业机器人控制中应用广泛,比如在3C产品(计算机、通信和消费电子)制造生产线中的高精度设备控制。



08 Ethernet/IP



Ethernet/IP是一种工业以太网协议,将通用工业协议(CIP)封装于以太网帧中传输,基于对象的通信模型,支持多种通信方式,涵盖显性消息与隐性消息。


在工业自动化领域广泛应用,尤其在工厂自动化与过程自动化集成方面表现突出。


对于比例伺服阀而言,可与其他基于 Ethernet/IP的设备顺畅通信。其开放性良好,便于与不同厂家设备集成,以太网基础设施能提供高速数据传输(100Mbps 或更高),适用于大型自动化系统中的数据传输与控制。




来源:液压贼船公众号
编辑:郝巧艳

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【高校成果】太原理工大学  机电系统节能与智能控制技术

高校成果


北京航空航天大学先进航空机载机电系统团队
北京理工大学(一)智能流体传动与控制研究团队
北京理工大学(二)现代气动电子研究团队
北京理工大学(三)多域推进技术团
福州大学 流体动力与电液智能控制团队
华侨大学  重载移动机械绿色智能驱动与传动团队
华中科技大学  深海液压技术研究团队
兰州理工大学  数字电液技术创新团队
山东科技大学  机电控制与智能装备研究所
上海工程技术大学  智能装备机电液一体化控制技术研究所
太原科技大学  先进流体动力元件研究团队
太原理工大学  机电系统节能与智能控制技术团队


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