對於全世界關於工業網絡及其設施安裝的所有討論,並不像人們所期望的那樣普及。實際上,未網絡化的工廠遠比已網絡化的要多。PROFIBUS行業組織主任Michael Bryant的主任,估計盡管在所有工業界努力下,迄今為止隻開發了25%的潛在工業網絡市場。多數公司仍舊將獨立的設備和控製器件與PLC或低精度的係統進行硬件連接。當一個壓力傳感器和讀數顯示箱分離開來的時候,組成“網絡”的實際上就是手持記錄本往返於各種設備之間的工作人員。 如ru果guo你ni還hai沒mei有you打da算suan在zai自zi己ji的de工gong廠chang中zhong做zuo一yi個ge大da的de變bian革ge的de話hua,那na麼me請qing記ji住zhu現xian有you的de產chan品pin可ke以yi為wei你ni提ti供gong種zhong類lei繁fan多duo的de選xuan擇ze。從cong很hen多duo供gong應ying商shang的de角jiao度du來lai看kan,工gong業ye網wang絡luo具ju有you很hen大da的de多duo樣yang性xing。例li如ru,至zhi少shao存cun在zai50個(ge)不(bu)同(tong)的(de)現(xian)場(chang)總(zong)線(xian)平(ping)台(tai)。當(dang)你(ni)第(di)一(yi)次(ci)接(jie)觸(chu)這(zhe)個(ge)過(guo)程(cheng)時(shi),此(ci)課(ke)題(ti)的(de)龐(pang)大(da)就(jiu)會(hui)讓(rang)你(ni)猶(you)豫(yu)不(bu)前(qian)。而(er)且(qie),事(shi)實(shi)上(shang)任(ren)何(he)網(wang)絡(luo),不(bu)論(lun)規(gui)模(mo)大(da)小(xiao)都(dou)會(hui)涉(she)及(ji)到(dao)至(zhi)少(shao)兩(liang)種(zhong)技(ji)術(shu),具(ju)體(ti)技(ji)術(shu)的(de)選(xuan)擇(ze)取(qu)決(jue)於(yu)獨(du)立(li)的(de)現(xian)場(chang)設(she)備(bei)和(he)ERP係統或者IT網絡之間距離。
 圖:無論是單個總線設備,還是大型的IT或者是ERPwangluoxitong,xianjindewangluodoukeyifugaidao。shijianzhengming,daomuqianweizhi,haimeiyourenheyigedandudewangluopingtaikeyifugaicongyigexianweikaiguandaodingcengguanlicengmiandezhenggexitong。 另外,網絡的架構是根據不同的目標來設計的。一方麵,你希望每一台機子上連接設備到PLC的布線盡可能地簡化;另ling一yi方fang麵mian,你ni的de經jing理li期qi望wang能neng在zai同tong一yi時shi間jian內nei,他ta在zai另ling一yi國guo度du的de酒jiu店dian辦ban公gong室shi裏li看kan到dao當dang前qian製zhi造zao過guo程cheng的de實shi際ji運yun行xing輸shu出chu。這zhe是shi兩liang個ge極ji其qi不bu同tong的de項xiang目mu,但dan同tong樣yang屬shu於yu工gong業ye網wang絡luo範fan疇chou。 為什麼需要網絡? 擁有了這種深奧複雜的技術,為什麼有些人寧願離開硬件的世界?從前使用的記錄本到底有什麼缺陷? 針zhen對dui這zhe些xie問wen題ti,人ren們men首shou先xian會hui想xiang到dao的de且qie最zui老lao套tao的de一yi個ge答da複fu便bian是shi,網wang絡luo節jie省sheng了le線xian路lu連lian接jie方fang麵mian的de費fei用yong。其qi實shi網wang絡luo最zui初chu隻zhi是shi為wei了le減jian少shao從cong每mei一yi個ge設she備bei到dao控kong製zhi器qiI/O端口獨立引線的需要。做控製器的公司根據不同的實際需求,設計了專用的fieldbus操作平台,這就是為什麼會有那麼多平台的原因。根據你的情況,節省在接線和設施上的費用仍是一個值得關注的原因。 隨著網絡的日益複雜,實施他們的原因也隨之增加: ■工廠安全係統和控製功能使用同一網絡; ■不必重新布線,控製器就能提供診斷係統問題和重新設置設備的方法; ■如果有網絡線路,這些新設備就可以傳送更多的信息; ■生產資產管理(PAM)程序需要通過控製網絡來操作; ■隨著IT網絡由企業層級的下移,IT網絡所具有的與其他設備的交流能力使整個企業聯係的更加緊密。 Honeywell Process Solution的教授Tom Phinney建議道:“網(wang)絡(luo)的(de)意(yi)義(yi)在(zai)於(yu)其(qi)合(he)理(li)的(de)花(hua)費(fei),而(er)不(bu)在(zai)於(yu)其(qi)新(xin)穎(ying)性(xing)。如(ru)果(guo)網(wang)絡(luo)沒(mei)有(you)崩(beng)潰(kui),就(jiu)不(bu)要(yao)改(gai)動(dong)它(ta)。如(ru)果(guo)不(bu)是(shi)由(you)於(yu)經(jing)濟(ji)目(mu)的(de),就(jiu)不(bu)要(yao)改(gai)動(dong)。但(dan)那(na)不(bu)意(yi)味(wei)著(zhe)沒(mei)有(you)可(ke)以(yi)改(gai)善(shan)的(de)潛(qian)在(zai)領(ling)域(yu)了(le)。有(you)很(hen)多(duo)應(ying)用(yong)場(chang)合(he)急(ji)需(xu)降(jiang)低(di)成(cheng)本(ben)、耗散、維護成本上有很大的突破,但這些需要有很大的意誌去堅持。這需要提高認識、增加重視、jianchengchanye。bagengjingquedeyiqijinyibuyinrudaogongchangwangluoyingyongzhongjiushishishiyishangzhexiemubiaodeyigeyouxiaotujing。nikeyishiyongzhinengshebeidefuzhuxinxilaiyuceweihuwenti。minglingnideliuliangjitigongzaoyinxinhao,ruguonifanfujinxingjici,jiukeyiguanchabianhuahejiancedaoshifouyouyuni。erniwufajinyong4-20mA完成這一切。 ODVA的行政主管Adds Katherine Voss說,“如今,全世界各公司,無論規模大小,都被聯係起來了!我們想要的不隻是製造過程的控製,我們需要隨時隨地能夠得到過程信息!一場製造業網絡浪潮正在來臨。銅導線連接設備的時代已經過去了;無縫可路由的網絡正在如火如荼般興起。” 從最底部開始分析 鑒(jian)於(yu)工(gong)業(ye)網(wang)絡(luo)的(de)複(fu)雜(za)性(xing),並(bing)且(qie)很(hen)多(duo)領(ling)域(yu)的(de)交(jiao)疊(die),任(ren)何(he)對(dui)網(wang)絡(luo)的(de)分(fen)門(men)別(bie)類(lei)都(dou)將(jiang)很(hen)是(shi)很(hen)雜(za)亂(luan)的(de)。這(zhe)裏(li)的(de)建(jian)議(yi)在(zai)概(gai)念(nian)上(shang)僅(jin)針(zhen)對(dui)當(dang)前(qian)的(de)課(ke)題(ti),而(er)非(fei)特(te)指(zhi)某(mou)一(yi)層(ceng)級(ji)。 如果我們把分立的現場設備看成整個網絡的最底層節點,那麼PLC就是底層工作的第一個主要的層級。雖然在PLC層上或下還存在其他的網絡技術,但這些技術很少躍級工作。將PLC互相連接以及將PLC與高層設備連接的網絡通常不向下擴展。反之,PLC層以下的網絡通常不會用來將PLC互聯,雖然一些更複雜的現場總線平台可以變更級別,但也很少向高層次擴展。 最簡單的網絡大概是將一組分立器件連接至PLC上。這些設備是通過硬件連接到I/O卡(ka)上(shang)而(er)根(gen)本(ben)不(bu)使(shi)用(yong)網(wang)絡(luo)。然(ran)而(er),當(dang)設(she)備(bei)的(de)數(shu)量(liang)和(he)距(ju)離(li)增(zeng)加(jia)時(shi),這(zhe)就(jiu)變(bian)得(de)非(fei)常(chang)昂(ang)貴(gui)和(he)煩(fan)重(zhong)。最(zui)簡(jian)單(dan)網(wang)絡(luo)使(shi)用(yong)一(yi)條(tiao)現(xian)場(chang)總(zong)線(xian)將(jiang)這(zhe)一(yi)切(qie)連(lian)接(jie)起(qi)來(lai),減(jian)少(shao)了(le)接(jie)線(xian)數(shu)量(liang),也(ye)使(shi)配(pei)置(zhi)PLC變得更加容易。 即使是建立一個相對較小的網絡,你也必須弄清楚你要連接的設備的類型。這決定了你的網絡將要處理多少數據: ■小數據項,例如,限位開關、光電池、接近傳感器等,是1位設備並要求簡單的比特數據網絡; ■中等數據項,例如,智能設備,智能儀器,變頻驅動,小循環控製器等,將需要更加複雜的現場總線技術; ■大數據項,例如,機器人、人機接口、大循環控製器等,將需要複雜的現場總線技術或以太網。 每個設備的數據處理速度乘設備的數量就得到了此工業網絡的總容量和網絡需要的速度。如果你有足夠的1位設備,容量需求就能達到較複雜儀器的級別。 “網絡支持什麼類型和容量的I/O呢?”Prism Systems公司的係統集成師Mike Darnell問道:“例如,一個造紙廠在他們日常的經營過程中移動大約5000個數據點的操作是正常的。以太網有時被低端I/O端(duan)口(kou)辦(ban)所(suo)排(pai)擠(ji),以(yi)太(tai)網(wang)設(she)備(bei)僅(jin)限(xian)於(yu)低(di)端(duan)市(shi)場(chang),但(dan)它(ta)實(shi)際(ji)上(shang)是(shi)大(da)型(xing)應(ying)用(yong)的(de)完(wan)美(mei)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。高(gao)端(duan)市(shi)場(chang)用(yong)戶(hu)對(dui)以(yi)太(tai)網(wang)技(ji)術(shu)的(de)理(li)解(jie)逐(zhu)漸(jian)加(jia)深(shen),通(tong)常(chang)認(ren)為(wei)它(ta)的(de)專(zhuan)用(yong)性(xing)比(bi)現(xian)場(chang)總(zong)線(xian)平(ping)台(tai)要(yao)低(di)。” 對於那些已經開始使用網絡的人們而言,需要考慮的是網絡在未來的3~5年會發生怎樣的變化。Phoenix Contact的自動化產品經理,Larry Komarek建議道:“你將會使用大量同一類型的設備嗎?或者你是否已經看到了每個設備數據量增加的需求? 當dang你ni在zai添tian加jia智zhi能neng設she備bei,或huo者zhe是shi在zai添tian加jia具ju有you診zhen斷duan或huo分fen析xi狀zhuang態tai信xin息xi功gong能neng的de數shu字zi設she備bei時shi,這zhe些xie設she備bei的de數shu據ju量liang會hui相xiang應ying地di上shang升sheng。如ru果guo情qing況kuang屬shu實shi,那na麼me隻zhi是shi現xian在zai投tou資zi和he以yi後hou投tou資zi的de區qu別bie而er已yi。如ru果guo你ni現xian在zai想xiang節jie省sheng資zi金jin,仍reng然ran使shi用yong原yuan有you的de現xian場chang總zong線xian,請qing想xiang一yi想xiang你ni工gong廠chang的de變bian化hua速su度du,如ru果guo你ni已yi經jing苦ku於yu係xi統tong的de可ke擴kuo展zhan性xing低di,那na麼me你ni是shi否fou有you時shi間jian去qu更geng換huan它ta?如ru果guo你ni的de經jing營ying決jue斷duan是shi由you於yu考kao慮lv到dao節jie省sheng成cheng本ben而er不bu引yin入ru以yi太tai網wang平ping台tai,那na麼me請qing確que保bao你ni考kao慮lv到dao了le日ri後hou引yin入ru以yi太tai網wang平ping台tai的de花hua費fei以yi及ji改gai造zao時shi間jian等deng因yin素su。” PLC層上的變化 一旦網絡不僅僅局限在PLC層麵,項目範疇講極大擴展,並且變得更加開放。PLC需要互相通信,例如,與人機接口通信,為曆史數據庫提供數據,將信息上傳給工程師、企業級用戶、IT網絡等。這些應用使得網絡本身發生了顯著的改變,使PLC層上下的狀況完全不同。一些複雜的現場總線平台支持PLC對等通信,而PLC與企業層的通信就需要以太網技術了。 隨著工業以太網設備的傳輸率以兩位數速率增加,它的用途也有了很快的增長。至少有10個(ge)不(bu)同(tong)的(de)平(ping)台(tai)在(zai)競(jing)爭(zheng),各(ge)有(you)其(qi)優(you)缺(que)點(dian)。他(ta)們(men)中(zhong)的(de)一(yi)些(xie)是(shi)專(zhuan)用(yong)平(ping)台(tai),大(da)多(duo)數(shu)則(ze)是(shi)與(yu)大(da)生(sheng)產(chan)商(shang)聯(lian)係(xi)在(zai)一(yi)起(qi),雖(sui)然(ran)他(ta)們(men)都(dou)宣(xuan)稱(cheng)其(qi)產(chan)品(pin)是(shi)開(kai)放(fang)式(shi)體(ti)係(xi)結(jie)構(gou)的(de)。 目前,以太網將PLC、智能傳感器、遠程I/O模塊、HMI互聯並與上層係統相連,如IT和ERP網絡。PROFIBUS行業組織副主官Carl Henning建議道:“使用合適的工具做合適的工作。似乎需要一係列的網絡體係將來完成同一個項目。尋找一個合適的平台,不要使用IT網絡來連接限位開關!如ru果guo我wo是shi負fu責ze這zhe個ge項xiang目mu的de工gong程cheng師shi,我wo會hui先xian檢jian查zha設she備bei的de數shu量liang和he他ta們men的de複fu雜za性xing。我wo將jiang考kao慮lv這zhe個ge平ping台tai與yu生sheng產chan係xi統tong集ji成cheng的de要yao求qiu。一yi個ge優you秀xiu的de工gong程cheng決jue斷duan是shi不bu可ke替ti代dai的de。” Moxa Technologies的國際工業以太網產品銷售經理Eddie Lee,看到了以太網技術正在向各行各業擴展。他指出:“今(jin)天(tian)以(yi)太(tai)網(wang)已(yi)經(jing)在(zai)沃(wo)爾(er)碼(ma)超(chao)市(shi)的(de)條(tiao)形(xing)碼(ma)掃(sao)描(miao)器(qi)上(shang)發(fa)揮(hui)了(le)很(hen)大(da)的(de)作(zuo)用(yong)。這(zhe)是(shi)網(wang)絡(luo)應(ying)用(yong)在(zai)商(shang)業(ye)成(cheng)功(gong)的(de)案(an)例(li)。而(er)同(tong)等(deng)技(ji)術(shu)正(zheng)在(zai)更(geng)加(jia)廣(guang)泛(fan)地(di)向(xiang)製(zhi)造(zao)業(ye)滲(shen)透(tou)。可(ke)能(neng)我(wo)看(kan)得(de)比(bi)較(jiao)遠(yuan),但(dan)它(ta)的(de)確(que)要(yao)來(lai)臨(lin)。” 兩個案例 樂觀的改變 一yi個ge煙yan草cao加jia工gong廠chang使shi用yong一yi套tao機ji器qi設she備bei和he熟shu練lian的de操cao作zuo員yuan的de組zu合he來lai製zhi造zao各ge種zhong各ge樣yang的de雪xue茄qie和he其qi它ta產chan品pin。當dang過guo去qu工gong廠chang設she施shi還hai沒mei實shi現xian自zi動dong化hua的de時shi候hou,管guan理li層ceng認ren識shi到dao工gong廠chang還hai有you潛qian在zai的de節jie約yue成cheng本ben的de辦ban法fa以yi及ji可ke以yi使shi用yong更geng高gao效xiao的de網wang絡luo係xi統tong來lai提ti高gao生sheng產chan效xiao率lv。阿e拉la巴ba馬ma州zhou使shi用yongPrism移動係統來將一個都是自動化性能不完全的老設備進行整合。最後,係統用二個現場總線係統和以太網把21個PLC,61個RFID、223傳動機驅動、7個HMI控製台和不計其數的老的設備聯係在一起。 “有了這個現代網絡結構,我們的顧客現在就可以實時地得到實際生產數據,”Prism係統公司總裁Keith Jones說道“最終的結果既為工廠經營者提高了效益,也為消費者提供了一個高質量的產品。” 仍需要維持 Hytrol是shi北bei美mei最zui大da的de標biao準zhun客ke戶hu輸shu送song機ji的de供gong應ying商shang之zhi一yi,他ta們men生sheng產chan的de產chan品pin品pin種zhong繁fan多duo,小xiao到dao一yi些xie簡jian單dan的de杆gan式shi輸shu送song機ji,大da到dao高gao速su滑hua塊kuai式shi包bao件jian分fen揀jian機ji,這zhe些xie產chan品pin應ying用yong在zai各ge個ge配pei送song中zhong心xin的de大da型xing船chuan用yong廠chang和he大da型xing集ji裝zhuang箱xiang零ling售shou商shang,這zhe些xie分fen揀jian機ji最zui基ji本ben的de需xu求qiu是shi有you很hen好hao的de網wang絡luo性xing能neng。一yi個ge完wan整zheng的de單dan元yuan長chang500~600英尺並且具有1000個I/O端口,運行速度可達到700fpm。一個離散I/O設備大致包括如下幾個部分:接近開關、光電監測器、編碼器、條型碼掃描器、身份驗證器等等。令人驚奇的是,在任何一個時刻,大量的信息量都可以隨時讀入處理器。所有的I/O口每3~4ms更新一次。 這就對PLC的速度提出了很高的要求,同時也取決於該網絡硬件的支持。“大量的I/O口高速遠距離地運行是一種最糟糕的情況,因為大量的現場總線和控製器無法得到處理。”控製專家Wendell Rogers說:“他們不是因為速度跟不上,就是方向性不準”,目前,Hytrol主要依靠具有快速接口的硬件集成I/O模塊來簡化大規模布線任務,公司一如既往地在試驗新的網絡技術,以求得到更好的期望性能。 相xiang對dui而er言yan,小xiao型xing的de現xian場chang總zong線xian設she施shi可ke以yi保bao持chi相xiang對dui獨du立li,而er以yi太tai網wang解jie決jue方fang案an則ze存cun在zai黑hei客ke攻gong擊ji網wang絡luo這zhe個ge潛qian在zai隱yin患huan。沒mei有you一yi個ge網wang絡luo體ti係xi是shi百bai分fen百bai安an全quan的de,但dan是shi有you幾ji層ceng可ke以yi阻zu擋dang非fei法fa用yong戶hu。這zhe是shi另ling一yi個ge你ni需xu要yao慎shen重zhong考kao慮lv的de話hua題ti,有you很hen多duo相xiang關guan資zi料liao可ke以yi查zha閱yue。 做出明智的選擇 在花時間考慮選擇之前,最好是找出貴公司是否有下列特定的幾條:網wang絡luo平ping台tai,優you先xian合he作zuo廠chang商shang,建jian立li培pei訓xun機ji製zhi或huo者zhe部bu件jian目mu錄lu。當dang這zhe些xie策ce略lve涉she及ji到dao時shi間jian和he金jin錢qian的de投tou入ru時shi,他ta們men就jiu很hen難nan被bei忽hu視shi。同tong樣yang地di,最zui好hao先xian決jue定ding你ni是shi要yao建jian立li與yu你ni和he你ni公gong司si相xiang對dui應ying地di特te定ding的de係xi統tong,還hai是shi隻zhi需xu要yao根gen據ju別bie的de地di方fang的de經jing驗yan建jian立li相xiang似si的de係xi統tong就jiu可ke以yi了le。在zai這zhe樣yang特te殊shu的de情qing況kuang下xia,由you於yu很hen多duo原yuan因yin,你ni的de選xuan擇ze可ke能neng對dui你ni找zhao到dao理li想xiang的de解jie決jue方fang案an產chan生sheng很hen大da的de影ying響xiang。 一旦你建立了你運作 模式,接下來你就要開始著手於對你的現狀和需要作評估: ■網絡應該做的是什麼?網絡嚴格意義上講就是一種節省連接I/O端點與PLC之間電纜的方式嗎,或者就是將實時數據傳輸到總裁辦公室或國外嗎? ■niyiyoudeshebeihewangluoshifouxuyaohuxiangtongxinhejiaohu?chufeinishixinjianyigegongchang,buran,suoyoudejiqihuoguochenggongyi,yiliudeshebeijixitongjiuxuyaojinxingzhenghe。 ■你需要確認從上到下每個層麵都可以獲得谘詢。你公司IT部門可能會需要這些的輸入數據,因為他們將連接入係統裏。 ■你集成網絡的安全性如何? ■這將是一個自主開發的項目,還是你將使用現成的集成係統? ■你是否預料到使用後的效果或者你是否考慮了日後的維護? zaikanguigongsiwangluojianlidexiangmufanweineidedaxingxitonghuogongyiliuchengqian,shouxianxuyaoluolieshijishiyongdeshebeiyijimingquetamengezisuoqidaodezuoyong。youyudangeshebeidefuzaxingyijitamenxuyaochuanshudaliangdeshuju,suoyitamenxuyaobeigelikai。 作(zuo)為(wei)工(gong)程(cheng)的(de)一(yi)部(bu)分(fen),你(ni)需(xu)要(yao)對(dui)確(que)定(ding)網(wang)絡(luo)軟(ruan)件(jian)的(de)安(an)全(quan)和(he)控(kong)製(zhi)功(gong)能(neng)作(zuo)一(yi)個(ge)選(xuan)擇(ze)。你(ni)不(bu)能(neng)隻(zhi)依(yi)靠(kao)現(xian)場(chang)總(zong)線(xian)和(he)以(yi)太(tai)網(wang)來(lai)自(zi)行(xing)幫(bang)你(ni)運(yun)行(xing)工(gong)藝(yi)流(liu)程(cheng),管(guan)理(li)工(gong)廠(chang)設(she)備(bei),列(lie)出(chu)維(wei)修(xiu)日(ri)程(cheng)表(biao)或(huo)生(sheng)成(cheng)生(sheng)產(chan)報(bao)告(gao)。這(zhe)些(xie)功(gong)能(neng)在(zai)運(yun)行(xing)的(de)網(wang)絡(luo)上(shang)都(dou)有(you)。有(you)很(hen)多(duo)可(ke)供(gong)選(xuan)擇(ze)的(de)網(wang)絡(luo)係(xi)統(tong)和(he)控(kong)製(zhi)軟(ruan)件(jian)並(bing)且(qie)關(guan)於(yu)他(ta)們(men)的(de)評(ping)價(jia)也(ye)相(xiang)當(dang)之(zhi)多(duo)。Control Engineering網站是繼續你深入研究的一個很好的平台。 |