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工业机器互联革命前潮 突破环境的局限_0

未知 2019-06-07 14:04

  OFweek工控网讯:现场总线的出现,对于实现面向设备的自动化系统起到了巨大的推动作用,但现场总线这类专用实时通信网络具有成本高、速度低和支持应用有限等缺陷,以及总线通信协议的多样性使得不同总线产品不能直接互连、互用和互可操作等,无法达到全开放的要求,因此现场总线在工业网络中的进一步发展受到了限制。

  随着Internet技术的不断发展,以太网己成为事实上的工业标准,TCP/IP的简单实用已为广大用户所接受,基于TCP/IP协议的以太网可以满足工业网络各个层次的需求。目前不仅在办公自动化领域内,而且在各个企业的上层网络也都广泛使用以太网技术。

工业互联

  由于Ethernet是以办公自动化为目标设计的,并不完全符合工业环境的要求,将传统的Ethernet用于工业领域还存在明显的缺陷。但由于其技术简单、完全公开,通过不断改进、提升,市场占有率越来越大,而成本越来越低,进而变成主流。

  工业环境下对以太网的要求

  工业现场的环境比普通环境都要恶劣,至少在震动,湿气,温度上都要比普通环境恶劣,普通交换机在设计上没有抵御在工业环境中出现的各种情况的能力,普通交换机不能长时间工作在这种恶劣环境下,经常容易出现故障,更使维护成本上升,一般不建议在工业环境中使用商业交换机,为了能使交换机在这种恶劣环境中使用,故生产出能适应这种环境的交换机,工业级别的交换机的可靠性有电源故障,端口中断,可由继电器输出报警,冗余双直流电源输入,主动式电路保护,过压、欠压自动断路保护。

  由于传统的Ethernet并不是为工业应用而设计的,没有考虑工业现场环境的适应性需要。工业现场的机械、气候、尘埃等条件非常恶劣,因此对设备的工业可靠性提出了更高的要求。在工厂环境中,工业网络必须具备较好的可靠性,可恢复性以及可维护性。

  在工业生产过程中,很多现场不可避免地存在易燃、易爆或有毒气体等,对应用于这些工业现场的智能装置以及通信设备,都必须采取一定的防爆技术措施来保证工业现场的安全生产。以太网系统的本质安全包括几个方面,即工业现场Ethernet交换机、传输介质以及基于Ethernet的变送器和执行机构等现场设备。由于目前以太网收发器本身的功耗都比较大,一般都在60~70mA的这种缺陷已经得到解决,因此过去低功耗的Ethernet现场设备设计难以实现的要求和目标已经完全可以满足。

工业环境

  工业系统的网络安全是工业以太网应用必须考虑的另一个安全性问题。工业以太网可以将企业传统的3层网络系统,即信息管理层、过程监控层、现场设备层,合成一体,使数据的传输速率更快、实时性更高,并可与Internet无缝集成,实现数据的共享,提高工厂的运作效率,但同时也引入了一系列的网络安全问题,工业网络可能会受到包括病毒感染、黑客的非法入侵与非法操作等网络安全威胁。一般情况下,可以采用网关或防火墙等对工业网络与外部网络进行隔离,还可以通过权限控制、数据加密等多种安全机制加强网络的安全管理。

  随着现场设备功能逐级增强,工业网络中传输的数据量将会成倍增加,加之现在有了现场设备要内置WebServer以网页形式与外界沟通信息的需求,工业网络对带宽的要求越来越高。而传统的现场总线一般的传输速率仅为1~2Mb/s尽管有些总线可以得到更高的通信速率,如Contro1Net的传输速率为5Mb/s,PROFIBUS-DP可高达12Mb/s,但成本价格昂贵。

  以太网在工业控制中将变得更重要

  中国未来工业以太网交换机将伴随着工业自动化进程的不断推进和工业以太网技术应用的不断推广,迎来更大的发展。从技术角度,实时通讯、稳定性、安全性等是工业以太网交换机产品的着眼点。

  以太网技术由于具有成本低、通信速率和带宽高、兼容性好、软硬件资源丰富、广泛的技术支持基础和强大的持续发展潜力等诸多优点,在过程控制领域的管理层已被广泛应用。但我们也必须清醒地认识到目前工业以太网应用于工业现场还存在的一定的局限性。但是计算机网络、以太网以及控制领域中各种新技术的出现、发展和融合,必将引发工业控制领域更深层次的变革!

工业控制

  工业以太网技术的应用已经有了长足的发展,为解决工业应用中的实时性问题提供了多种手段,而且解决问题的方案也不是唯一的,只要遵循基本原理,针对工业控制现场的具体实际情况,其实这些问题都是可以解决的。

  随着无线网络、蓝牙等网络技术的发展,工业以太网交换机将继续前行。从产品角度,多功能化是工业以太网交换机发展的方向。

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