工業(yè)以太網(wǎng)正迅速普及大規(guī)模應用即將到來
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北極星自動化網(wǎng)訊:通用電氣CEO伊梅爾特表示,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將實體工業(yè)與虛擬網(wǎng)絡結(jié)合,在未來將以革命性的方式極大促進生產(chǎn)力的提高。而中國在這一領(lǐng)域擁有巨大的發(fā)展優(yōu)勢,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將為中國經(jīng)濟創(chuàng)造更高生產(chǎn)率和可持續(xù)發(fā)展的機遇。
世界已見證了三次工業(yè)革命,而互聯(lián)網(wǎng)作為第二次浪潮,改變了人們的工作方式。在中國,對能源和資源的優(yōu)化將是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)最大的應用領(lǐng)域。此外,控制系統(tǒng)、傳感器、遠程監(jiān)控等應用在中國也會大有用武之地,會催生出優(yōu)秀的公司和行業(yè),不僅會提高生產(chǎn)率,也會創(chuàng)造更多就業(yè)機會。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對于已完成的基礎設施投資會產(chǎn)生巨大影響,給中國公司和合作伙伴帶來巨大商機。
大多數(shù)制造商已認識到這些網(wǎng)絡相對于專用自動化網(wǎng)絡的增量優(yōu)勢,特別是在數(shù)據(jù)傳輸上。以太網(wǎng)和無線網(wǎng)絡均可提供大于專用自動化網(wǎng)絡的帶寬,且大多依賴于成熟的標準組織;兩者均擁有可確保持續(xù)發(fā)展的廣泛供應商客戶群。特別是以太網(wǎng),它能夠在準確的時間點向特定位置可靠地傳輸準確的數(shù)據(jù),許多制造商還廣泛實施無電纜無線技術(shù)來應對工藝性能、可靠性、效率、合規(guī)性等挑戰(zhàn)。
工業(yè)以太網(wǎng)越來越受歡迎
巨大的需求將會帶來巨大的市場,工業(yè)自動化組件供應商越來越多的把以太網(wǎng)協(xié)議作為他們產(chǎn)品的標準規(guī)范,許多廠商也直接把以太網(wǎng)技術(shù)作為新產(chǎn)品的網(wǎng)絡連接手段。由于這些供應商的推動,這也就需要機械制造商和終端客戶將觀念從舊的現(xiàn)場總線技術(shù)轉(zhuǎn)變到以太網(wǎng)技術(shù)上來。
工業(yè)以太網(wǎng)總線正因為有諸多的優(yōu)點,在國內(nèi)外逐步得到了迅速的普及,現(xiàn)在已經(jīng)有大量的配套產(chǎn)品在使用中。如工業(yè)以太網(wǎng)HUB,工業(yè)以太網(wǎng)防火墻產(chǎn),工業(yè)以太網(wǎng)關(guān),以太網(wǎng)轉(zhuǎn)RS232/RS485設備,以太網(wǎng)A/D模塊,以太網(wǎng)D/A模塊,以太網(wǎng)AI模塊,以太網(wǎng)AO模塊,以太網(wǎng)DI模塊,以太網(wǎng)DO模塊及復合功能模塊。
目前以太網(wǎng)還只適合于工業(yè)控制網(wǎng)絡系統(tǒng)的信息層應用。以太網(wǎng)是Byte級網(wǎng)絡,只能部分代替現(xiàn)場總線作用,而將以太網(wǎng)用于現(xiàn)場I/O級,這是目前工控領(lǐng)域研究的熱點之一。
而工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)基礎及應用方式多是基于商用以太網(wǎng)發(fā)展而來的,在全球主導的有線網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的基礎上,根據(jù)工業(yè)領(lǐng)域的特點要求,采用以太網(wǎng)通信協(xié)議作為基本技術(shù)發(fā)展而生。工業(yè)以太網(wǎng)市場需求十分廣泛,無論是新建一條現(xiàn)代化的制造生產(chǎn)線,還是對舊有設備的改造,都會大量使用工業(yè)以太網(wǎng)。
對此,工業(yè)以太網(wǎng)的市場增長率也始終居高不下,據(jù)有關(guān)統(tǒng)計,每年新增工業(yè)網(wǎng)絡接口數(shù)量都將會是前一年的一倍左右。而隨著工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)延展而帶動的PLC、DCS及PC_Based等控制類產(chǎn)品的市場容量,更是難以計算。
與普通的以太網(wǎng)相比,工業(yè)以太網(wǎng)需要解決開放性、實時性、同步性、可靠性、抗干擾性及安全性等諸多方面的問題,這也是工業(yè)自動化廠商不同于普通IT廠商能為工業(yè)用戶帶去更大價值的地方。
工業(yè)現(xiàn)場總線地位受到挑戰(zhàn)
在工業(yè)網(wǎng)絡市場不斷挑戰(zhàn)現(xiàn)場總線的主導地位。流程產(chǎn)業(yè)中的工業(yè)以太網(wǎng)節(jié)點2016年出貨量有望達到870萬個,比2011年的440萬個大增96%。這意味著2016年工業(yè)以太網(wǎng)將占到流程產(chǎn)業(yè)中的網(wǎng)絡節(jié)點的45%,高于2011年的39%?,F(xiàn)場總線將為此付出代價,同期內(nèi)的增長率預計為51%.
工業(yè)以太網(wǎng)交換機是在商用以太網(wǎng)交換機(IEC8802.3標準)的基礎上研制而成的,適應不同工業(yè)控制系統(tǒng)的功能和性能需求,適應各種惡劣環(huán)境的高可靠性數(shù)據(jù)交換設備。繼10M波特率以太網(wǎng)成功運行之后,具有交換功能,全雙工和自適應的100M波特率快速以太網(wǎng)(FastEthernet,符合IEEE802.3u的標準)也已成功運行多年。采用何種性能的以太網(wǎng)取決于用戶的需要。通用的兼容性允許用戶無縫升級到新技術(shù)。
雖然流程產(chǎn)業(yè)在采納新技術(shù)方面向來比較緩慢,但在某些關(guān)鍵領(lǐng)域,工業(yè)以太網(wǎng)的采納率已開始超過現(xiàn)場總線,成為其中的主流網(wǎng)絡技術(shù)。安全領(lǐng)域就是一個很好的例子。雖然不是總能得到強制性法規(guī)的推動,但流程安全系統(tǒng)——即安全集成系統(tǒng),廠商會相當定期地更新,以確保操作者安全和最大化正常運行時間(andmaximizelineup-time)。壽命期較短,意味著新技術(shù)可以更快地進入市場,也更容易實施,因為改裝時有更多的機會來更新網(wǎng)絡。
引入工業(yè)應用之后,起初的工業(yè)以太網(wǎng)更多地被應用于管理層和控制層。隨著通信網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展,更多的以太網(wǎng)功能技術(shù)得以提高,使得工業(yè)以太網(wǎng)的應用范圍更為廣闊。如在實時性方面,由于以太網(wǎng)的信息通訊采用的是信息順序傳輸?shù)姆绞?,這種方式當通路擁擠的時候,就會造成一定的通路堵塞。這在對現(xiàn)場通訊實時性要求非常高的地方是不能滿足要求的。
工業(yè)以太網(wǎng)的使用預計將增長。IHS公司預測14%的復合年均增長率(CAGR)到2016年,新的過程自動化網(wǎng)絡節(jié)點。的增長速度遠高于新的現(xiàn)場總線節(jié)點,構(gòu)想是低于9%,到2016年。由于采用工業(yè)以太網(wǎng)增加過程工業(yè),它基于工業(yè)以太網(wǎng)的網(wǎng)絡似乎是一個明智的選擇,對于那些希望在不久的將來升級網(wǎng)絡基礎設施。雖然采用現(xiàn)場總線仍在增長,工業(yè)以太網(wǎng)的幾個優(yōu)點,可以享受,包括統(tǒng)一和簡化的網(wǎng)絡,可能導致更低的成本和更高的正常運行時間。
大規(guī)模應用即將到來
在一個自動化工廠中,包括工業(yè)以太網(wǎng)(IndustrialNetworking)、可程序邏輯控制器(PLC)、伺服驅(qū)動器、IO、HMI等,都是極受重視的項目。以臺灣出口產(chǎn)品中最知名的工具機臺(CNC)為例,一個完整的車床、洗床、磨床等,幾乎涵蓋了以上的所有關(guān)鍵組件。
工業(yè)以太網(wǎng)的技術(shù)基礎及應用方式多是基于商用以太網(wǎng)發(fā)展而來的,在全球主導的有線網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的基礎上,根據(jù)工業(yè)領(lǐng)域的特點要求,采用以太網(wǎng)通信協(xié)議作為基本技術(shù)發(fā)展而生。工業(yè)以太網(wǎng)市場需求十分廣泛,無論是新建一條現(xiàn)代化的制造生產(chǎn)線,還是對舊有設備的改造,都會大量使用工業(yè)以太網(wǎng)。工業(yè)以太網(wǎng)的市場增長率也始終居高不下,據(jù)有關(guān)統(tǒng)計,每年新增工業(yè)網(wǎng)絡接口數(shù)量都將會是前一年的一倍左右。而隨著工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)延展而帶動的PLC、DCS及PC_Based等控制類產(chǎn)品的市場容量,更是難以計算。
在這些關(guān)鍵組件中,工業(yè)以太網(wǎng)的角色舉足輕重。因為在工廠自動化產(chǎn)在線,信息的傳遞都是透過工業(yè)以太網(wǎng)來進行鏈接。工業(yè)以太網(wǎng)不只能用于工業(yè)自動化,包括運動控制、智能電網(wǎng)、高鐵車廂、捷運閘門連貫、紡織機、工具機等,都是工業(yè)以太網(wǎng)的應用范圍。
工業(yè)以太網(wǎng)的傳輸線與一般PC所使用的以太網(wǎng)絡線相同。傳統(tǒng)的工業(yè)傳輸線路,包括地址線、數(shù)據(jù)線與控制線等,必須采用一大捆的并行線路,但透過工業(yè)以太網(wǎng),只需要一條線就可以傳送命令來控制數(shù)據(jù),不需要使用數(shù)量龐大的線材。而工業(yè)以太網(wǎng)也擁有工業(yè)應用所需要的容余、以及時間定時管理等功能,盡管工業(yè)以太網(wǎng)與家用的PC以太網(wǎng)并非完全相同,然而其精神是一致的。