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工业以太网是否已为工业4.0做好准备?

时间: 2019-12-16
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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很重要的一个趋势——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)要求从偏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

工业以太网是否已为工业4.0做好准备?

CC-Link IE Field 与传统工业以太网技术的网络性能比较。图片来源:CLPA

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。


 选择工业以太网的注意事项 

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)。

工业以太网是否已为工业4.0做好准备?

当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很大程度地提高效率。图片来源:PI


●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。(作者:Michael Bowne)


关于云乔科技

云乔科技(北京)有限公司是新成立的一家专注于网络和应用性能监测的公司,创始团队均为从事网络测试行业十余年的资深专家。公司提供完整的网络测试解决方案,包括:福禄克线缆分析仪综合布线验收解决方案万兆光纤测试仪福禄克OTDR仪表局域网验收解决方案万兆网络性能测试仪表NetAlly手持式网络仪表无线网测试仪表工业以太网故障诊断工具网络故障诊断仪表等等。


 

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