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工业以太网是否已为工业4.0做好准备?

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工业4.0对制造商的数据驱动决策提出了要求,工业以太网需要处理更高的速度和容量。

如果回顾过去30 年的发展历程,我们会清晰的发现工业网络最重要的一个趋势——随着技术更新在整个市场上的传播和应用,工业网络的速度不断加快。在其中,标准也起到了一定作用,有时会影响工业网络的变革。

在新安装的节点中,工业以太网的数量已经超过了现场总线技术节点,并且工业4.0 的影响对其发展产生了深远的影响。那么工业以太网如何适应工业网络通信的未来需求?

技术生命周期的经典模型是创新、早期采用、扩散、整合和标准化,然后进行更换。考虑到外部影响的广泛变化,正在不断打破旧有的事件顺序。从概念角度来看,工业4.0 正在推动变革。由此产生的实际挑战,例如跨平台集成、大数据以及迅速发展的人工智能(AI)都是影响网络技术发展的重要外部力量。

与仍在进行中的现场总线的应用和整合相比,以太网在工业控制网络中的应用增长迅速。以太网技术的开放性,也为工业网络提供了更多的可能性。

制造业升级的加速意味着,随着企业进入工业4.0,它们需要考虑如何构建工业通信基础设施以保持竞争力和蓬勃发展。尽管工业以太网可以提供面向未来的系统,但其性能的高低也可以影响企业数字化转型的效果。

工业4.0 和工业物联网(IIoT)要求从最小的传感器到企业级系统的无缝互连。这些概念所描绘的未来,将建立在大量数据的基础上。数据可以提供对制造过程的可行见解。

 

未来的通信基础架构

希望获得成功的制造公司要充分利用这些数据,而又不致使其通信系统瘫痪。未来的通信基础架构可能会包含云计算的线索。不久的将来,云将包含虚拟可编程逻辑控制器(PLC)和虚拟监控与数据采集(SCADA),可实时收集数据并将其发送到工厂车间设备。

工业以太网网络已成为工业通信的一个重要支柱,无论其所处位置如何,它们通过连接不同的设备、机器、系统和用户,来帮助控制工业、基础设施和公用事业。在各种以太网协议中,数据传输可能有所不同。以太网的性能会影响处理当前和未来数据共享需求的能力。

不管企业现有网络和系统的性能如何,虽然现在能满足要求,但未来未必能够满足需求。如果企业不及时升级,它们将落在后面,因为它们无法成功地采用工业4.0,也无法获得对制造过程的效率提升。

 

工业以太网的性能比较

图片来源:CLPA

 

CC-Link IE Field 与传统工业以太网技术的网络性能比较。

关键概念:

■ 由于工业4.0 的兴起,工业以太网已成为制造企业的支柱。

■ 以太网的性能可能影响企业数字化的实施效果。

思考一下:

贵公司正在为工业4.0 和IIoT 做准备吗?

 

选择工业以太网的注意事项

在为自动化应用选择工业以太网协议时,请考虑与其它协议的兼容性、与传统网络集成并提供灵活拓扑的能力。另外,通常建议使用网管交换机,而不是非网管交换机(除非您非常希望使用非网管交换机)。

建议在选择工业以太网协议时,应充分考虑以下注意事项:

●使用开放的工业以太网标准,该标准采用未经修改的标准以太网,同时保持高性能以及集成功能安全性、运动、能源管理以及冗余的能力。

●允许与其它协议共存的高速控制和流量,这是工业网络的未来。随着制造企业开始进入工业4.0和工业物联网(IIoT)领域,更多信息正在提供给更高级别的系统。能与其它协议配合使用的工业以太网网络,提供了一种面向未来的措施。

●为正确的任务推广合适的工具。工业以太网应为工厂数据提供高速、高效的中继。OPC基金会的统一体系架构(OPC UA)以及超文本传输协议(HTTP)等其它协议,可以连接到制造执行系统(MES)、企业资源计划(ERP)系统、分析或云架构。先进的连接性为未来创造了稳健的基础架构。

●利用标准化的途径和方法来集成旧式现场总线。如果协议规格书预先确定了如何通过代理将数据引入网络,则过渡过程将很顺利。

●允许使用任何类型的拓扑,例如线形、树形、星形、无线、光纤和环形(见下图)。

 

图片来源:PI

 

 任何拓扑都是可能时,在需要的地方布置设备和布线更容易,从而可以从网络实施开始就最大程度地提高效率。

●使用托管或非托管交换机。通常来说,使用托管以太网交换机可以更好的提高网络性能、诊断、网络安全和模块化网络设计。

●通过使用各种类型的诊断和工具来提升正常运行时间。网络诊断包括三种常规类型:设备相关、网络相关和过程相关。生成的错误消息应标准化,以便可以独立于所用工具来提取诊断信息。该工具可能是工程实施系统、专用诊断工具或网页浏览器。

●支持即插即用设备更换,以自动恢复运营,从而可以减少停机时间和相关成本。

 

 

文章来源:Michael Bowne