IEEE 802.3cg 標(biāo)準(zhǔn)于 2019 年 11 月獲得批準(zhǔn)，標(biāo)志著工廠運(yùn)營商在網(wǎng)絡(luò)邊緣連接設(shè)備的方式截然不同，使他們擺脫了基于傳統(tǒng) 4 mA 至 20 mA 和 HART 通信接口的基礎(chǔ)設(shè)施的限制。?

802.3cg標(biāo)準(zhǔn)，也稱為10BASE-T1L，是一種工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)物理層。它提供了一種打破在工廠或加工廠執(zhí)行一線服務(wù)的基本操作設(shè)備（傳感器、閥門、執(zhí)行器和控制器）與企業(yè)數(shù)據(jù)（新智能工廠智能的比特和字節(jié)保險庫）之間的障礙的方法。10BASE-T1L網(wǎng)絡(luò)將成為向數(shù)據(jù)和分析驅(qū)動的工廠運(yùn)營方法（即工業(yè)4.0）全面轉(zhuǎn)型的重要推動力。

這是否意味著工業(yè)工程師現(xiàn)在應(yīng)該準(zhǔn)備用10BASE-T1L基礎(chǔ)設(shè)施取代4 mA至20 mA或HART系統(tǒng)，即使802.3cg標(biāo)準(zhǔn)是如此之新，如果是這樣，如何？

哪些關(guān)鍵因素將決定從4 mA到20 mA或HART到10BASE-T1L的過渡是否成功？

數(shù)據(jù)分析支持提高生產(chǎn)力和效率

工業(yè) 4.0 的實(shí)施正在席卷每一個現(xiàn)代工廠運(yùn)營。工業(yè)4.0的核心是渴望從大數(shù)據(jù)的利用中獲利。 新的分析軟件已經(jīng)開始改變行業(yè)運(yùn)營和維護(hù)工廠設(shè)備和場所的方式。來自分析的見解是 當(dāng)他們在明顯不同的數(shù)據(jù)集中發(fā)現(xiàn)模式時，通常最深刻。

從工廠設(shè)備中可靠捕獲的數(shù)據(jù)越多，數(shù)據(jù)類型越多，軟件支持的機(jī)會就越多。 狀態(tài)監(jiān)測和預(yù)測性維護(hù)等高級功能。4 mA至20 mA和HART接口的低數(shù)據(jù)帶寬以及 將它們集成到企業(yè)計算基礎(chǔ)設(shè)施中的范圍有限，阻礙了工程師將分析應(yīng)用于這些傳統(tǒng)端點(diǎn)的努力。4 毫安 至20 mA和HART技術(shù)還限制了可以提供給端點(diǎn)的功率量以及遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行的范圍。

因此，將現(xiàn)有的4 mA轉(zhuǎn)換為20 mA或?qū)ART設(shè)備轉(zhuǎn)換為10BASE-T1L所獲得的獎勵是數(shù)據(jù)，以及由此帶來的生產(chǎn)力和效率的提高 可以在數(shù)據(jù)投入使用時進(jìn)行。互聯(lián)的智能工廠通常會減少計劃外停機(jī)時間，減少能源浪費(fèi)，更好地利用設(shè)備和其他資產(chǎn)，并更有效地部署員工。10BASE-T1L連接有望將這些優(yōu)勢擴(kuò)展到工廠和加工廠的偏遠(yuǎn)角落，在這些角落，傳感器和其他端點(diǎn)在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)無法到達(dá)的地方運(yùn)行。

10BASE-T1L：更高的數(shù)據(jù)速率和功率輸出

今天安裝10BASE-T1L設(shè)備的情況取決于802.3cg標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的功能集。10BASE-T1L 連接提供：

在長達(dá) 1 km 的電纜長度上的最大數(shù)據(jù)速率為 10 Mbps。

在 Zone 0 本質(zhì)安全應(yīng)用中，為端點(diǎn)提供高達(dá) 500 mW 的功率，支持比 4 mA 至 20 mA 或 HART 系統(tǒng)支持的更廣泛的更復(fù)雜的端點(diǎn)運(yùn)行。它還可以為非本質(zhì)安全應(yīng)用提供高達(dá) 60 W 的功率，具體取決于布線。

有可能重復(fù)使用現(xiàn)有的已安裝單雙絞線電纜。

豐富的設(shè)備管理選項，包括從連接的設(shè)備提供診斷數(shù)據(jù)以及向其提供軟件更新。

每個節(jié)點(diǎn)的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議 （IP） 地址，將物聯(lián)網(wǎng)功能擴(kuò)展到工廠網(wǎng)絡(luò)的邊緣。IP 地址不僅可以監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，還可以遠(yuǎn)程管理節(jié)點(diǎn)。

與企業(yè)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)集成。

從硬件的角度來看，10BASE-T1L設(shè)備的實(shí)現(xiàn)通常很簡單。這是因?yàn)?10BASE-T1L 通信的物理介質(zhì)是單根雙絞線電纜。這甚至可能是已經(jīng)承載4 mA至20 mA或HART通信的相同接線。802.3cg 標(biāo)準(zhǔn)支持在危險（防爆）環(huán)境中安裝。

10BASE-T1L的早期實(shí)施可能是混合設(shè)備，既支持傳統(tǒng)接口（如4 mA至20 mA），也支持新的工業(yè)以太網(wǎng)物理層。

成功推出10BASE-T1L

ADI公司（ADI）將在眾多客戶采用工業(yè)4.0技術(shù)的過程中發(fā)揮不可或缺的作用。我們的經(jīng)驗(yàn)表明，兩個關(guān)鍵因素將決定10BASE-T1L項目是否成功：

關(guān)注數(shù)據(jù)

網(wǎng)絡(luò)安全

一旦參與了10BASE-T1L部署的操作細(xì)節(jié)，工程師就很容易忽視實(shí)施它的原因，以揭開端點(diǎn)（如傳感器）操作的面紗，并將豐富的數(shù)據(jù)流從它們饋送到企業(yè)級數(shù)據(jù)分析引擎。

因此，10BASE-T1L項目成功的最大風(fēng)險不是在端點(diǎn)本身，也不是在物理基礎(chǔ)設(shè)施;問題通常出在后端，當(dāng)處理和使用來自新連接的端點(diǎn)的數(shù)據(jù)集時，沒有提供足夠的配置。

因此，開始安裝10BASE-T1L的工業(yè)工程師應(yīng)該牢記以下問題：

我計劃從將從傳感器和其他終結(jié)點(diǎn)獲取的數(shù)據(jù)中得出哪些類型的見解？

如何將數(shù)據(jù)集成到企業(yè)級控制系統(tǒng)中？來自端點(diǎn)的數(shù)據(jù)格式是否兼容，還是需要轉(zhuǎn)換？

來自數(shù)據(jù)分析的見解將如何導(dǎo)致流程或系統(tǒng)改進(jìn)？

工程師要面對的第二個關(guān)鍵問題是安全性。一旦通過 10BASE-T1L 網(wǎng)絡(luò)連接端點(diǎn)，對端點(diǎn)的威脅的性質(zhì)就會發(fā)生巨大變化。以前，當(dāng)通過4 mA至20 mA連接時，缺乏復(fù)雜的連接降低了攻擊風(fēng)險。

802.3cg 標(biāo)準(zhǔn)提供的卓越連接性（包括每個節(jié)點(diǎn)的 IP 地址）使每個端點(diǎn)都容易受到企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程攻擊。將4 mA至20 mA或HART端點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)隔離的固有物理防火墻在出廠安裝10BASE-T1L后立即消失。

這意味著必須通過實(shí)施以下技術(shù)來保護(hù)各個節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施本身：

通過加密的設(shè)備 ID 對設(shè)備進(jìn)行安全身份驗(yàn)證

數(shù)據(jù)傳輸加密

防火墻阻止外部實(shí)體訪問安全設(shè)備

吸取工業(yè)4.0項目的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

隨著802.3cg標(biāo)準(zhǔn)的批準(zhǔn)，兼容10BASE-T1L的組件和設(shè)備的開發(fā)一直在加速。就我們而言，ADI一直在與工業(yè)設(shè)備制造商合作，確保他們能夠遵循路線圖，推出支持10BASE-T1L網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)。業(yè)界預(yù)計，具有10BASE-T1L功能的產(chǎn)品將在2021年中期投放市場。

ADI在支持客戶實(shí)施新技術(shù)方面的長期經(jīng)驗(yàn)將有助于這些10BASE-T1L產(chǎn)品的成功推出。我們的工業(yè)自動化部門的結(jié)構(gòu)支持技術(shù)實(shí)施，因?yàn)樗鼘⒁约夹g(shù)為中心的開發(fā)和支持人員與專注于客戶應(yīng)用的以市場為導(dǎo)向的員工相結(jié)合。這種基于團(tuán)隊的方法將技術(shù)專長與市場洞察力相結(jié)合，為客戶產(chǎn)生正確的結(jié)果。

在10BASE-T1L的情況下，這種方法將包括提供PHY產(chǎn)品和對整個通信堆棧的支持。它還考慮了工業(yè)產(chǎn)品的較長商業(yè)壽命，并以路線圖為后盾，該路線圖預(yù)測兼容的10BASE-T1L產(chǎn)品將連續(xù)生產(chǎn)數(shù)十年，以滿足工業(yè)客戶的期望。

ADI公司和其他公司對10BASE-T1L元件的快速開發(fā)使工業(yè)設(shè)備制造商能夠開始開發(fā)新的工業(yè)以太網(wǎng)產(chǎn)品。在支持標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)流程的令人印象深刻的工業(yè)公司聯(lián)盟的支持下，10BASE-T1L技術(shù)有望取代4 mA至20 mA和HART接口，并加速工業(yè)4.0的采用。

審核編輯：郭婷