2019年11月對IEEE 802.3cg標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)可標(biāo)志著引入工廠操作員在網(wǎng)絡(luò)邊緣連接設(shè)備截然不同的新方式,使他們不再受到基于傳統(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)協(xié)議。通過該協(xié)議,可以打破在工廠執(zhí)行一線服務(wù)的基本操作設(shè)備(傳感器、閥、執(zhí)行器和控件)與實(shí)現(xiàn)新智能工廠智能的企業(yè)數(shù)據(jù)、比特和字節(jié)庫之間的屏障。10BASE-T1L網(wǎng)絡(luò)將成為向數(shù)據(jù)和分析驅(qū)動(dòng)型工廠運(yùn)營模式轉(zhuǎn)變的重要推動(dòng)因素,這種趨勢被稱為工業(yè)4.0。
這是否意味著工業(yè)工程師就應(yīng)準(zhǔn)備用10BASE-T1L基礎(chǔ)設(shè)施替換4mA至20 mA或HART系統(tǒng),即使802.3cg標(biāo)準(zhǔn)才剛剛設(shè)定?
從4 mA至20 mA或HART成功轉(zhuǎn)變?yōu)?0BASE-T1L的關(guān)鍵因素是什么?
數(shù)據(jù)分析支持提高生產(chǎn)力和效率
工業(yè)4.0實(shí)施正在橫掃每一個(gè)現(xiàn)代工廠運(yùn)作。工業(yè)4.0的核心是希望通過大數(shù)據(jù)獲利。新分析軟件已經(jīng)開始改變工業(yè)操作和維護(hù)工廠設(shè)備及廠房的方式。當(dāng)通過分析得到的見解揭示明顯不同的數(shù)據(jù)集的模式時(shí),通常是最深刻的。
能夠從工廠設(shè)備中可靠地獲取的數(shù)據(jù)越多,數(shù)據(jù)類型越多,軟件支持狀態(tài)監(jiān)控和預(yù)測性維護(hù)等先進(jìn)功能的機(jī)會(huì)就越多。4 mA至20 mA和HART接口的低數(shù)據(jù)帶寬以及將其集成到企業(yè)計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施的有限范圍,阻礙了工程師向這些傳統(tǒng)端點(diǎn)應(yīng)用分析。4 mA至20 mA和HART技術(shù)還限制了可供應(yīng)給端點(diǎn)的電量和遠(yuǎn)程操作設(shè)備的范圍。
因此,通過將現(xiàn)有4 mA至20 mA或HART設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)?0BASE-T1L可獲得數(shù)據(jù)的優(yōu)勢,使用這些數(shù)據(jù)后,可提高生產(chǎn)力和效率。智能互聯(lián)工廠通常能夠減少計(jì)劃外停機(jī),減少能源浪費(fèi),更好地利用設(shè)備和其他資產(chǎn),以及更有效地部署人員。10BASE-T1L連接承諾將這些優(yōu)勢延伸到工廠的各個(gè)角落,在這些地方,傳感器和其他端點(diǎn)在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)范圍之外運(yùn)行。
10BASE-T1L:更高的數(shù)據(jù)速率和功率輸出
安裝10BASE-T1L設(shè)備的情況取決于802.3cg標(biāo)準(zhǔn)提供的一組功能。10BASE-T1L連接提供以下功能:
通過長達(dá)1千米的電纜實(shí)現(xiàn)最大數(shù)據(jù)速率10 Mbps。
向Zone 0本質(zhì)安全應(yīng)用中的端點(diǎn)提供高達(dá)500 mW功率,從而操作比4 mA至20 mA或HART系統(tǒng)所能支持的更廣泛、更復(fù)雜的端點(diǎn)。它還可向非本質(zhì)安全應(yīng)用提供高達(dá)60 W功率,具體取決于布線。
有可能重復(fù)使用現(xiàn)有、已安裝的雙絞線。
豐富的設(shè)備管理選項(xiàng),包括從連接的設(shè)備提供診斷數(shù)據(jù),以及為其提供軟件更新。
每個(gè)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)邊緣。通過IP地址,不僅可監(jiān)控節(jié)點(diǎn),還可遠(yuǎn)程管理節(jié)點(diǎn)。
與企業(yè)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施集成。
從硬件的角度來看,實(shí)施10BASE-T1L設(shè)備通常很簡單。這是因?yàn)?用于10BASE-T1L通信的物理介質(zhì)是一根雙絞線。這甚至可能是傳 輸4 mA至20 mA或HART通信的同一根電纜。802.3cg標(biāo)準(zhǔn)支持安裝在 危險(xiǎn)(防爆)環(huán)境中。
早期可能在混合設(shè)備上實(shí)施10BASE-T1L,混合設(shè)備同時(shí)支持舊接 口(如4 mA至20 mA)和新工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議。
在10BASE-T1L上取得成功
ADI公司將在許多客戶采用工業(yè)4.0技術(shù)的過程中扮演重要角色。 我們的經(jīng)驗(yàn)表明,兩個(gè)關(guān)鍵因素將決定10BASE-T1L項(xiàng)目是否成功:
對數(shù)據(jù)的關(guān)注
網(wǎng)絡(luò)安全性
一旦關(guān)注起10BASE-T1L實(shí)施的操作細(xì)節(jié),工程師可能就會(huì)忽略實(shí) 施它的原因,即揭開端點(diǎn)(如傳感器)操作的真相,并將其中 的豐富數(shù)據(jù)流饋入企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)分析引擎中。
因此,10BASE-T1L項(xiàng)目取得成功面臨的最大風(fēng)險(xiǎn)不是端點(diǎn)本身, 而是物理基礎(chǔ)設(shè)施;問題通常出現(xiàn)在后端,當(dāng)對處理和使用來 自新連接端點(diǎn)的數(shù)據(jù)集準(zhǔn)備不充分時(shí)。
因此,著手安裝10BASE-T1L的工業(yè)工程師應(yīng)該考慮到這些問題:
通過從傳感器和其他端點(diǎn)獲得的數(shù)據(jù),我能獲得哪些類型的 見解?
如何將這些數(shù)據(jù)整合到企業(yè)級(jí)控制系統(tǒng)?來自端點(diǎn)的數(shù)據(jù)的 格式是否兼容或是否需要轉(zhuǎn)換?
通過數(shù)據(jù)分析得出的見解將如何改進(jìn)過程或系統(tǒng)?
工程師要面臨的第二個(gè)關(guān)鍵問題是安全性。只要端點(diǎn)通過10BASET1L 網(wǎng)絡(luò)連接,端點(diǎn)面臨的威脅的性質(zhì)就會(huì)發(fā)生很大的改變。以 前通過4 mA至20 mA連接時(shí),不夠復(fù)雜的連接降低了攻擊風(fēng)險(xiǎn)。
工程師要面臨的第二個(gè)關(guān)鍵問題是安全性。只要端點(diǎn)通過10BASET1L 網(wǎng)絡(luò)連接,端點(diǎn)面臨的威脅的性質(zhì)就會(huì)發(fā)生很大的改變。以 前通過4 mA至20 mA連接時(shí),不夠復(fù)雜的連接降低了攻擊風(fēng)險(xiǎn)。
這意味著,各個(gè)節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施本身必須通過實(shí)施各種技 術(shù)來確保安全,如:
通過加密設(shè)備ID進(jìn)行的設(shè)備安全認(rèn)證
數(shù)據(jù)傳輸加密
阻止外部實(shí)體訪問安全設(shè)備的防火墻
從工業(yè)4.0項(xiàng)目中汲取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)
在802.3cg標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)可后,一直在加速開發(fā)10BASE-T1L兼容的組件和設(shè) 備。在我們這方面,ADI一直與工業(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)。
審核編輯:郭婷
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