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工業(yè)網(wǎng)絡(luò)融合應(yīng)該考慮哪些問題？
DQZHAN訊：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)融合應(yīng)該考慮哪些問題？
行業(yè)分析人士指出，眾多業(yè)務(wù)需求正推動企業(yè)內(nèi)的工業(yè)——商業(yè)網(wǎng)絡(luò)的融合。正常運行時間和生產(chǎn)*優(yōu)化、產(chǎn)品質(zhì)量、工作流程速度和效率以及客戶服務(wù)需**人們經(jīng)常提及的事項。全球競爭和利潤縮減促使多家制造商進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)整合，努力簡減運營，增加產(chǎn)能和減少總體成本。
正如拓展多年的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)之上的加工業(yè)控制技術(shù)的應(yīng)用，這些企業(yè)也正在考慮利用以太網(wǎng)的力量來鏈接其生產(chǎn)和商業(yè)層面，以期贏得競爭優(yōu)勢。

網(wǎng)絡(luò)融合架構(gòu)
網(wǎng)絡(luò)融合必須整合布線;連接器;控制器;開關(guān)和其它零部件;以及軟件界面以便在商業(yè)和生產(chǎn)功能之間發(fā)送和挖掘數(shù)據(jù)。益處來源于融合，很大程度上依賴于網(wǎng)絡(luò)配置和企業(yè)決定整合網(wǎng)絡(luò)的特定策略。在裝置級網(wǎng)絡(luò)上，工廠基層控制器使用數(shù)項開放或?qū)Ｓ袇f(xié)議之一，與機器上的裝置進(jìn)行通信。今天的發(fā)展趨勢是實施以太網(wǎng)作為連接某個**協(xié)議應(yīng)用之一的鏈接層協(xié)議，甚至是以太網(wǎng)直接進(jìn)入機器上的裝置層面。
采用合適的架構(gòu)和工業(yè)級零部件，以太網(wǎng)融合能夠提供如下的顯著優(yōu)勢：
l 企業(yè)范圍的接入和增強的商務(wù)智能
l 提高數(shù)據(jù)傳輸速度以實現(xiàn)更快的信息流
l 改進(jìn)的能源效率和資源管理
l 提升的設(shè)備性能
l 協(xié)調(diào)的監(jiān)控和控制以優(yōu)化生產(chǎn)
以太網(wǎng)融合提供了滿足實時數(shù)據(jù)通信要求的能力，具有經(jīng)過驗證的可靠性、**性和易于整合性。這是以太網(wǎng)企業(yè)范圍技術(shù)平臺運營穩(wěn)步增長的原因所在，尤其在較大的制造企業(yè)。
技術(shù)，工業(yè)步伐一致嗎?
以前單獨考慮的工廠基層功能、設(shè)備性能和生產(chǎn)指標(biāo)，現(xiàn)在已獲廣泛認(rèn)可為重要的策略業(yè)務(wù)工具，能夠幫助減少支出并優(yōu)化正常運行時間。技術(shù)進(jìn)步已經(jīng)起到領(lǐng)頭作用，其提供了網(wǎng)絡(luò)工具，以期高效鏈接機器工藝、控制系統(tǒng)和工廠范圍信息至企業(yè)，具有****的可擴展性、功能性和選項。
然而，技術(shù)和工業(yè)很少同步發(fā)展。盡管分析人士社群經(jīng)常有看好的預(yù)測，認(rèn)為整個行業(yè)會轉(zhuǎn)向商業(yè)——工業(yè)網(wǎng)絡(luò)融合，但現(xiàn)實情況是這些應(yīng)用一直以較緩慢、較慎重的步伐進(jìn)行——這也是明智的。在發(fā)展減速的經(jīng)濟領(lǐng)域，發(fā)展趨勢既不迅速也不明顯。
不過，事實上，工廠環(huán)境正在逐步從專有協(xié)議轉(zhuǎn)向*普遍的當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)：使用傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(TCP/IP)和標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的通信協(xié)議。
工業(yè)以太網(wǎng)使用雙絞線電纜、光纖、無線網(wǎng)絡(luò)和在未來使用的電力線載波通信(以太網(wǎng)供電信號(Ethernet over the power signal))。通用工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，包括以太網(wǎng)/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(EtherNet/IP)、工業(yè)以太網(wǎng)(Profinet)和其它相符的開放系統(tǒng)——已經(jīng)過實地測試，用于管理要求在同一網(wǎng)絡(luò)具有實時性能和多個通信通道的無數(shù)自動化生產(chǎn)情形。
傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(TCP/IP)是一套為允許電腦通過網(wǎng)絡(luò)共享資源而開發(fā)的協(xié)議，作為聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)廣泛地應(yīng)用于商業(yè)辦公室，以便讓網(wǎng)絡(luò)和電腦之間進(jìn)行通信。多臺電腦能夠在單一局域網(wǎng)使用TCP/IP和其它協(xié)議，使用IP提供的路徑接入互聯(lián)網(wǎng)。TCP/IP促進(jìn)了商業(yè)網(wǎng)絡(luò)中快速、準(zhǔn)確的文件傳輸以及用戶通信。通過以太網(wǎng)和TCP/IP進(jìn)行的工廠信息傳輸，能夠整合進(jìn)入普通商業(yè)網(wǎng)絡(luò)和辦公應(yīng)用。
工廠、企業(yè)信息需求不同
大多數(shù)情況下，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)需求與辦公環(huán)境的需求有不同。在工廠層面，過程控制和自動化經(jīng)常需要更嚴(yán)格的實時數(shù)據(jù)傳輸率。除速度之外，相比先前的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以太網(wǎng)能夠跨越距離和接受更多的設(shè)備而不會減低性能。
預(yù)計以太網(wǎng)將是適合未來應(yīng)用的主流通信技術(shù)，其確保了技術(shù)將繼續(xù)提高和精煉。今天所部署的以太網(wǎng)系統(tǒng)得益于過往的重要經(jīng)驗教訓(xùn)。必須仔細(xì)地規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、**性和數(shù)據(jù)管理，提供今天的工作效率，并且允許以*少的整合工作在未來進(jìn)行擴充。另一需要消除的謬論是開放性永遠(yuǎn)等同于無縫互用性。盡管100 Mbps以太網(wǎng)芯片具有通用性，但是，所選協(xié)議實施方案的不兼容性也是事實。以太網(wǎng)I/O標(biāo)簽并不意味著所有產(chǎn)品在同一協(xié)議堆棧內(nèi)是兼容的?；ビ眯允且粋€需要仔細(xì)評測的重要因素。
獲得正確的信息
工廠基層控制器如可編程邏輯控制器(PLC)， 影像存儲與傳輸系統(tǒng)(PAC)和過程控制系統(tǒng)(PC)控制著機器和裝置的運行，并且從中收集數(shù)據(jù)。正確的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)能夠有效地鏈接企業(yè)管理至工廠基層PLC，并且下連至裝置層面。然而，普遍存在的數(shù)據(jù)透明度既可以授權(quán)也能被極度壓制。篩選和選擇數(shù)據(jù)是成功的網(wǎng)絡(luò)融合的關(guān)鍵。各種類型的管理展示板和其它商業(yè)智能和分析軟件應(yīng)用能夠集中于高層決策所需的關(guān)鍵指標(biāo)、關(guān)鍵績效指標(biāo)和其它數(shù)據(jù)。
快速的信息流?
與通常經(jīng)歷的延遲不同，當(dāng)上網(wǎng)沖浪或發(fā)送文件給附近的打印機時，機器對機器通信的即時性需要更多的帶寬，但速度值是相對的。隨著技術(shù)的快速發(fā)展，*終，工業(yè)所期望的網(wǎng)絡(luò)速度可以達(dá)到每秒千兆比特范圍，相當(dāng)于更快地傳輸更多的數(shù)據(jù)。
單獨數(shù)據(jù)速度不一定會提高進(jìn)程速度，盡管近似的實時數(shù)據(jù)流有助于擴大協(xié)作提高工作流程的效率。僅當(dāng)相稱的過程和網(wǎng)絡(luò)組件保持同步時，才能完全實現(xiàn)高速信息的全部價值。
典型地，只有極快速的涉及運動控制和精密自動化的制造過程需要適合高視覺、復(fù)雜運動和算法的帶寬。對于大多數(shù)制造和過程應(yīng)用，*簡單形式(10-100 Mbps)的以太網(wǎng)通常足夠快。雖然在今天的世界里，每家工廠都需要高效率，重點應(yīng)當(dāng)在生產(chǎn)能力而不是速度。對于任何特定的制造商，合適的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)需要在理想速度上正常運作，以達(dá)到理想的生產(chǎn)能力。
考慮這些問題
來自工廠的實時原始數(shù)據(jù)通常沒有達(dá)到管理水準(zhǔn)的要求，在大多數(shù)情況下也是不需要的。在過去，由于獨特的環(huán)境和目標(biāo)，企業(yè)文化經(jīng)常把制造和行政管理作為單獨的實體來定位。通過提供實時數(shù)據(jù)快照或展示板來提供智能診斷、質(zhì)量控制、客戶服務(wù)和有效生產(chǎn)計劃、日程安排和生產(chǎn)推進(jìn)，企業(yè)級整合能夠為制造商帶來顯著的好處。
打包傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量也使得以太網(wǎng)成為診斷監(jiān)控和故障檢修的理想工具。對先進(jìn)監(jiān)控和工廠診斷的需求正在增長，這將加快每個周期的數(shù)據(jù)流動，從而提高速度。
標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)獲廣泛宣稱為非專有的和較廉價的。理論上，這是真的。雖然，用于工廠流程領(lǐng)域的工業(yè)以太網(wǎng)零部件經(jīng)設(shè)計運行于嚴(yán)酷環(huán)境、承受極端溫度、濕度和振動，極大地超出受控環(huán)境設(shè)施的條件。因為它們的制造更堅固，所以工業(yè)級零部件*初的花費更多。然而，它們是為顯著延長的服務(wù)壽命期間的可靠運作而設(shè)計制造，因而總體擁有成本實際上降低了。
從辦公室層面至工廠層面，以太網(wǎng)應(yīng)用的擴展需要使用帶有增強保護(hù)等級和至少5e (100 Mbit/s快速以太網(wǎng))類別性能的RJ-45連接器。針對以太網(wǎng)(EtherNet/IP)，工業(yè)以太網(wǎng)(Profinet)，以及開放式實時以太網(wǎng)(EtherCAT)，更新的M12圓型連接器正成為市場上更通用的以D代碼配置的產(chǎn)品。無線可以用于覆蓋距離并且也能分布在不容易布線的工業(yè)區(qū)域。在石化工廠，無線通信越來越多地成為基準(zhǔn)。某些更新的設(shè)計由小型太陽能面板供電。以太網(wǎng)將得益于新出現(xiàn)的無線技術(shù)。
許多公司為嚴(yán)苛的工業(yè)應(yīng)用選擇配置光纖技術(shù)。相比銅纜，光纖電纜可提供更快的速度，更大的帶寬、距離和更好的抗噪性能。雖然在大多數(shù)情況下，光纖系統(tǒng)成本較高且與**系統(tǒng)的兼容性問題存在疑問，隨著更多的企業(yè)轉(zhuǎn)向全企業(yè)融合，工業(yè)光纖線纜解決方案未來可能在工廠基層為數(shù)據(jù)完整性提供關(guān)鍵性能。(作者：Molex公司Rick Griffin)

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