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工业网络市场分析及常见总线协议简介

前言

工业网络-即现场总线如modbus协议CC-Link协议等,工业以太网如PROFINET协议EtherCAT协议等,无线通讯如WLAN协议Bluetooth协议等。每年,HMS Networks都会对工业网络市场进行分析,以预测工厂自动化中新安装节点的分布情况。研究显示,整个工业网络市场预计将在2023年增长7%。

工业以太网仍然保持最高增长,占所有新安装节点的68%(去年为66%)。其余的市场份额方面,现场总线下降至24%(2022年27%),无线通讯为8%(去年为7%)。从具体的网络协议来看,PROFINET协议和EtherNet/IP协议总线各占18%并列第一,EtherCAT协议总线以12%市场占有率紧随其后

下图为HMS Networks发布的2023年工业网络市场份额

1-工业网络市场份额

下图为HMS Networks发布的2024年工业网络市场份额预测

2-工业网络市场

一、Profinet协议总线

Profinet(Process Field Network)是工业自动化领域广泛应用的实时以太网通信协议,基于IEEE标准,兼具工业以太网的灵活性和现场总线的高可靠性,广泛应用于工厂自动化(如汽车制造、机械加工、电子制造)过程工业(如石油化工、制药、食品饮料)物流与仓储自动化等。Profinet的快速增长即得益于西门子在全球自动化邻域的龙头地位也反应了工业网络目前正在向以太网发展。

二、EtherNET/IP协议总线

EtherNet/IP(EtherNet Industrial Protocol)是一种基于标准以太网的工业通信协议,由 ODVA(Open DeviceNet Vendors Association) 管理,广泛应用于 离散制造、过程控制、混合行业 等领域。其核心特点是 采用CIP(Common Industrial Protocol)协议,支持实时控制、设备配置和数据采集

EtherNET/IP在北美的工业以太网邻域占据主导地位,广泛应用与汽车、食品饮料、石油化工等行业。在欧洲的汽车制造与包装机械也有一定市场份额,但对比Profinet还是处于弱势。在亚洲(中国、日本、韩国)EtherNET/IP的应用不算普及,但随着工业以太网的增长趋势,在某些制造邻域开始有一定市场

三、EtherCAT协议总线

EtherCAT总线是一种高性能、低延迟的工业以太网协议,由Beckhoff开发并成为IEC 61158国际标准。其核心特点是分布式时钟同步和高效数据处理,适用于高速实时控制场景

EtherCAT由于其极高的实时性与同步性能,在欧洲的高端自动化设备与机器人中占据主导地位。近年来随着集成ESC(EthercCAT Slave Controler)的DSP、MCU、以及交换机的芯片的快速发展,在国内EtherCAT增长迅速,广泛应用于3C电子、锂电、光伏、半导体等新兴制造业。

四、其他工业以太网协议总线

除了上述3种目前应用较多的工业以太网,剩下的还有一定市场份额的有Modbus TCP、POWERLINK与CC-Link IE等。

Modbus TCP得益于modbus协议本身的简单、轻量、易用的特点在全球都有一定的市场份额,主要应用于过程控制(电力、楼宇),以及各种监测、SCADA系统。也应用于一些小型产线设备。

Profinet网关

CC-Link IE(Control & Communication Link Industrial Ethernet)是由 CC-Link协会(CLPA) 推出的高速工业以太网协议,主要分为 CC-Link IE Field(现场级) 和 CC-Link IE TSN(时间敏感网络版)。其特点是高带宽(1Gbps)、实时性强、支持大规模网络,是三菱主推的工业以太网技术,主要应用于日本、中国及东南亚市场的自动化领域。



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