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    工業以太網是否已為工業4.0做好準備?

    2020-10-22
    作者:John Wozniak
    來源: 控制工程中文版
    關鍵詞: 工業以太網 工業4.0

      工業4.0對制造商的數據驅動決策提出了要求,工業以太網需要處理更高的速度和容量。

      如果回顧過去30 年的發展歷程,我們會清晰的發現工業網絡最重要的一個趨勢——隨著技術更新在整個市場上的傳播和應用,工業網絡的速度不斷加快。在其中,標準也起到了一定作用,有時會影響工業網絡的變革。

      在新安裝的節點中,工業以太網的數量已經超過了現場總線技術節點,并且工業4.0 的影響對其發展產生了深遠的影響。那么工業以太網如何適應工業網絡通信的未來需求?

      技術生命周期的經典模型是創新、早期采用、擴散、整合和標準化,然后進行更換??紤]到外部影響的廣泛變化,正在不斷打破舊有的事件順序。從概念角度來看,工業4.0 正在推動變革。由此產生的實際挑戰,例如跨平臺集成、大數據以及迅速發展的人工智能(AI)都是影響網絡技術發展的重要外部力量。

      與仍在進行中的現場總線的應用和整合相比,以太網在工業控制網絡中的應用增長迅速。以太網技術的開放性,也為工業網絡提供了更多的可能性。

      制造業升級的加速意味著,隨著企業進入工業4.0,它們需要考慮如何構建工業通信基礎設施以保持競爭力和蓬勃發展。盡管工業以太網可以提供面向未來的系統,但其性能的高低也可以影響企業數字化轉型的效果。

      工業4.0 和工業物聯網(IIoT)要求從最小的傳感器到企業級系統的無縫互連。這些概念所描繪的未來,將建立在大量數據的基礎上。數據可以提供對制造過程的可行見解。

      未來的通信基礎架構

      希望獲得成功的制造公司要充分利用這些數據,而又不致使其通信系統癱瘓。未來的通信基礎架構可能會包含云計算的線索。不久的將來,云將包含虛擬可編程邏輯控制器(PLC)和虛擬監控與數據采集(SCADA),可實時收集數據并將其發送到工廠車間設備。

      工業以太網網絡已成為工業通信的一個重要支柱,無論其所處位置如何,它們通過連接不同的設備、機器、系統和用戶,來幫助控制工業、基礎設施和公用事業。在各種以太網協議中,數據傳輸可能有所不同。以太網的性能會影響處理當前和未來數據共享需求的能力。

      不管企業現有網絡和系統的性能如何,雖然現在能滿足要求,但未來未必能夠滿足需求。如果企業不及時升級,它們將落在后面,因為它們無法成功地采用工業4.0,也無法獲得對制造過程的效率提升。

    工業以太網的性能比較

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        CC-Link IE Field 與傳統工業以太網技術的網絡性能比較。圖片來源:CLPA

      關鍵概念:

      ■ 由于工業4.0 的興起,工業以太網已成為制造企業的支柱。

      ■ 以太網的性能可能影響企業數字化的實施效果。

      思考一下:

      貴公司正在為工業4.0 和IIoT 做準備嗎?


      選擇工業以太網的注意事項

      在為自動化應用選擇工業以太網協議時,請考慮與其它協議的兼容性、與傳統網絡集成并提供靈活拓撲的能力。另外,通常建議使用網管交換機,而不是非網管交換機(除非您非常希望使用非網管交換機)。

      建議在選擇工業以太網協議時,應充分考慮以下注意事項:

      ●使用開放的工業以太網標準,該標準采用未經修改的標準以太網,同時保持高性能以及集成功能安全性、運動、能源管理以及冗余的能力。

      ●允許與其它協議共存的高速控制和流量,這是工業網絡的未來。隨著制造企業開始進入工業4.0和工業物聯網(IIoT)領域,更多信息正在提供給更高級別的系統。能與其它協議配合使用的工業以太網網絡,提供了一種面向未來的措施。

      ●為正確的任務推廣合適的工具。工業以太網應為工廠數據提供高速、高效的中繼。OPC基金會的統一體系架構(OPC UA)以及超文本傳輸協議(HTTP)等其它協議,可以連接到制造執行系統(MES)、企業資源計劃(ERP)系統、分析或云架構。先進的連接性為未來創造了穩健的基礎架構。

      ●利用標準化的途徑和方法來集成舊式現場總線。如果協議規格書預先確定了如何通過代理將數據引入網絡,則過渡過程將很順利。

      ●允許使用任何類型的拓撲,例如線形、樹形、星形、無線、光纖和環形(見下圖)。

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      當任何拓撲都是可能時,在需要的地方布置設備和布線更容易,從而可以從網絡實施開始就最大程度地提高效率。圖片來源:PI

      ●使用托管或非托管交換機。通常來說,使用托管以太網交換機可以更好的提高網絡性能、診斷、網絡安全和模塊化網絡設計。

      ●通過使用各種類型的診斷和工具來提升正常運行時間。網絡診斷包括三種常規類型:設備相關、網絡相關和過程相關。生成的錯誤消息應標準化,以便可以獨立于所用工具來提取診斷信息。該工具可能是工程實施系統、專用診斷工具或網頁瀏覽器。

      ●支持即插即用設備更換,以自動恢復運營,從而可以減少停機時間和相關成本。



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