陆伯德:在工业控制规模日益增长的今天,高效、实时的工业网络通信已然成为现代化制造发展之必然趋势。历经多年推广与实践,工业以太网通过不断攻克高崎峻、技术难题如通信技术、总线供电技术、远距离传输技术,以及加强网络安全与可靠性等关键环节,现已实现了从信息层、控制层直至现场设备控制层的覆盖,从而实现了快速实时的工业网络通讯控制,为现代工业制造实现真正意义上的“E网到底”奠定了扎实的基础。业界已普遍认可工业以太网为未来控制网络的最佳解决方案,亦是当前现场总线领域的主导技术。
经过十余年的沉淀,从工业以太网的装配节点数据来看,尽管现场总线技术在成熟经济体的工业制造领域已然相当普及,欧美等发达国家占据了绝大部分的份额,然而随着全球经济一体化及制造业向新兴经济体的迅猛转移,未来工业以太网的新增节点将主要源自于新兴经济体国家。
中国在过去近十年的时间里,致力于以太网市场的培育和普及推广,现如今,从技术、成本、应用等多维度看,不再存在显著的发展困境。如在水泥、水务、交通、市政、汽车、烟草、物流、电力、石化等诸多行业均取得了骄人的应用成果。再者,中国传统制造业正迈向转型升级的征程中,客户对此更加重视精益生产、效率与质量的持续提升、成本的逐步降低、对市场变化的迅速应变以及企业生产过程的透明化等绩效指标。以开放性技术及成本优势著称的工业以太网,将会构建起一条贯穿工厂的数据高速公路,对于实现卓越的制造具有举足轻重的作用。因此,我坚信工业以太网在中国未来将呈现高速发展的趋势。施耐德电气对中国未来市场信心满满,在中国现代工业制造中,我们不仅能实现“E网到底”,更将推动“Ethernet Inside”的实践。我们既有的以太网平台即是这种技术融合的体现。
《PLC&FA》:工业以太网体系基于软件与硬件的紧密耦合,旨在以快速响应与处理传输信息为主要功能,这就对软硬件的可靠性与稳定性提出了较高的要求。那么,如何在以太网应用的软硬件产品选择上做出谨慎考量呢?衡量工业以太网架构优劣的基准何在?优质的工业以太网体系在现代化制造领域中将为客户带来何种优势?
陆伯德:在评估以太网应用所需要的软硬件产品时,首要考量的因素便是产品的运行环境要求,涵盖环境温度、EMC电磁干扰状况、防护水平、安装方式以及电源需求等。接下来需审慎考虑对网络交换机作出抉择:是否需要选用工业级交换机?选网络管理型还是非网络管理型的工业交换机?再者,相关设备供应商是否具备一整套全面的解决方案以支持以太网架构,包括控制系统、网络交换机、上位监控系统以及管理数据库系统以及IO层的控制设备等。
经过一系列的有方向性的选择,这些都将为整个系统的设计、采购以及运行维护提供更大的便利性和质量确保。
关于衡量工业以太网架构优缺点的参照点,本人认为可归纳如下几点:
首先是网络的可靠性和实时性。工业控制网络与普通数据网络较为显著的区别在于它必须能够满足控制功能对实时性的特定需求,即信号传输应尽可能迅速且有明确的确定性,因此工业以太网架构解决方案的关键点在于确保网络的稳定性和实时性,如Modicom Quantum以太网IO解决方案,其支持RSTP(快速树生成协议)等各类协议,从而能保障数据的实时传输和系统的稳定性。
其次是网络的稳定性和可维护性。鉴于工业现场的机械、气候、粉尘等条件异常恶劣,在工厂环境中,工业网络必须具有极高的稳定性、自我修复能力和可维护性,例如施耐德电气所推出的带保护涂层的加固PLC控制器和工业以太网交换机均专为满足恶劣工业控制环境对设备高稳定性和可维护性的特殊需求。
第三,工业系统的网络安全乃是工业以太网应用必须充分考虑的另一个重要议题。工业以太网可以将企业传统的三层网络系统融为一体,使得数据传输速度加快、实时性增强,同时可与互联网无缝对接,实现数据共享,提升工厂的运作效率。然而同样地,这也伴随着一系列的网络安全隐患,如工业网络可能遭遇病毒侵害、非法操作等网络安全威胁。一般而言,可采取网关或防火墙等手段对工业网络与外界网络进行隔绝,还可以通过权限管制、数据加密等多种安全机制强化网络的安全管理。
工业以太网架构本身的特性赋予其为客户带来更丰厚的收益。得益于工业以太网的标准化特性,这不仅降低了员工学习与培训所需的时间,提升了工程实施的效率,节省了设计成本,又因为以太网的开放与灵活性,使得与第三方设备的连接更加方便,有效降低了通讯设备的成本;此外,以太网的可持续性和可扩展性,使设备在未来的升级改造过程中获得了极大的便利性;最后,以太网的透明度,使网络设备间能够相互访问和交换信息,从而避免出现信息孤岛,总的来说,工业以太网作为未来工业控制领域的主导技术已经成为了不可逆转的趋势。