工业过渡—实现可信的工业自动化

 

 

这些进步使工业4.0成为现实，为制造商带来更大的发展前景和商机，在减少排放的同时，通过提高生产力、安全性和可靠性在全球经济环境中增强竞争优势。据估计，未来10年将带给自动化设备制造商价值约6.5万亿美元的商机。

 

 

 

虽然这一商机极具吸引力，但还有不少重大障碍需要克服。例如，在传统保守的工业领域，新技术的采用通常进展缓慢。自动化工厂目前通常是新旧系统的混合体，相应的系统间通信较为复杂。现有的基础设施基本上没办法实现在网络边缘安全地捕获和传输数据。简而言之，制造工厂和加工厂不会一夜之间改变。这需要一段过渡期。

 

为了实现和加速这一过渡，自动化供应商开始向ADI这类的技术合作伙伴和供应商寻求更多的系统领域专业知识和解决方案。

 

 

 

联网企业所需的过渡，特别是以太网和安全性

 

 

 

工业以太网已广泛应用于控制应用领域，并且随着企业和市场向工业4.0过渡，将继续作为首选通信介质不断扩大。

 

 

 

其中一个挑战是解决以太网的确定性问题。许多协议采用专有的第2层解决方案。然而，在尝试提取相关数据以供企业网络较高级别使用或在不同制造节点之间协调时，这些协议会导致大量的互操作性问题。新的IEEE 802.1 TSN标准旨在解决工业控制中遇到的同类问题，并承诺支持从专有解决方案向基于标准的方式过渡。

 

 

 

以太网传统上是一个“尽力而为”的网络。为了能将以太网部署到关键任务应用中，需要增加一些特殊功能，包括时间同步、流量调度、流量控制、无缝冗余等其它功能。这些新兴的IEEE TSN标准背后的目的是实现真正的融合网络，使网络中各种类别的流量都能无缝共存。这将使关键任务的实时流量可以像流式传输和“尽力而为”的流量一样，在同一网络上传输。这些功能使网络设计人员可确保在整个网络拓扑结构中每次都能及时交付特定类别的流量。与专有的第2层解决方案不同，这些功能旨在可扩展至千兆或更高的线路速率。

 

 

 

ADI公司最近收购了工业互联网联盟的主要成员和贡献者Innovasic，助力TSN。

 

 

 

将边缘设备连接到TSN支持的融合可信工业4.0联网企业网络带来许多挑战。当前边缘设备中的通信技术（如现场总线和4mA至20mA电流环路）可以正常且可靠地工作。但是，将其数据传送至云端（本地或远程）时，从工厂厂房到前端办公室的路径中通常会受多层通信的阻碍。通常需要网关将一种格式或协议转换为另一种格式或协议，并且数据可能会存储在实际分析端途中的多台服务器上。将数据从简单传感器传送至云端的总拥有成本不仅涉及数据交付所需的设备，而且涉及整个过程中为确保数据完整性所需的软件、处理技术和人力。

 

 

 

虽然将以太网连接到诸如温度变送器这样的简单设备可能看起来有点相互矛盾，但这与设备简单与否或其产生/消耗相对较少的数据无关。这关系到如何能够有效地从融合网络上的设备中提取数据，然后将这些数据应用于可执行的结果。例如，分布式控制系统(DCS)可能会使用来自温度传感器的数据，以确保其部分过程运行实时控制。然而，这个特定温度也可能会影响整个过程。通过将温度变送器无缝连接至云端，可以近乎实时地考虑所有过程参数来执行分析，以确保整个过程的运行。可以进行调整，以优化生产或提高能效。

 

 

 

ADI将解决这些挑战视为客户成功的关键，这也是促使我们投资尖端技术，将以太网推向边缘的动力因素。我们称之为低复杂度以太网的关键技术是一种将简单工业设备（如温度变送器）直接连接到以太网的驱动技术。