邁向工業(yè)4.0的第一步

近年來，隨著工業(yè)4.0概念的火熱以及“中國制造2025”行動綱領的提出，越來越多的廠商加入到新產品以及新技術開發(fā)的潮流中。也因為理解、研究的逐漸深入，我們不難得出結論:工業(yè)4.0的技術實現首先是自動化系統內部的橫向連接，即通過統一平臺和單一的編程環(huán)境將控制、驅動、低壓配電等系統深度集成;其次是下層現場傳感和數據采集層與中層設備控制層及上層企業(yè)管理系統的縱向連接。最后，是基于移動和虛擬化等技術實現人性化、可交互和更高效的遠程管理。以上這些都必須基于開放標準和統一協議的通訊網絡，以實現工廠內所有設備(包括企業(yè)級設備)彼此之間的相互通信。

然而，目前中國制造的設備層數據尚未數字化、控制層總線標準各異、工廠管控與企業(yè)管理信息不交互的三大癥結，使得現場數據采集層、生產控制層以及企業(yè)管理層的信息交互很難實現。所以，通過按資源配置、效率最大化的網絡系統將工廠網絡和總線資源整合起來，進而實現工藝流程、品類切換、產線資源等要素的自由調配，則應是我們首先應該實施的。也就是說，我們可以通過生產控制層的網絡化改造和建設，邁出走向工業(yè)4.0的第一步。

智能工業(yè)迫切需要網絡進入控制層

隨著工業(yè)現場設備的智能化以及控制方式由單點走向協同，同時工業(yè)控制由工廠應用發(fā)展到市政、金融等更廣闊的領域，系統日趨分散，現場設備之間需要進行實時、快速的通信，傳輸數據的帶寬也相應由窄帶轉向寬帶。此外，在工業(yè)控制的上層，需要集成生產計劃和控制、質量管理、跟蹤能力、維護系統等功能，希望從現場設備到本地操作站、管理層的整個控制網絡實現一體化以提高生產率，更快地評估、控制系統的每一部分，從而實現高效、實時、透明的遠程運營和管理。因此，工業(yè)控制網絡正朝著寬帶、實時、透明、雙向、互操作的方向發(fā)展，這就需要工業(yè)控制網絡具備標準化、歸一化的技術特點，以實現管理層、控制層和現場設備層更好的互連、互通和互操作。

我國工業(yè)領域中標準統一化、結構網絡化的改造工程中，智能變電站的三層兩網結構改造取得非常優(yōu)秀的成績。而其中工業(yè)以太網技術更是起到重要作用。

工業(yè)以太網可以構建互連、互通，以及具有更好互操作性的透明一體化工業(yè)控制網絡，它具備更寬的帶寬和更大的數據包以滿足越來越多的智能自動化設備的通信;更快速的同步實時通信以滿足運動控制應用的需求;在更大范圍內連接更多的設備并為之設置地址;提供新功能如制造執(zhí)行系統MES、在線升級固件、遠程組態(tài)及故障處理;集成現有的現場總線系統;可以使用標準化、低成本的以太網設備，如交換機、線纜、集線器等。因此，工業(yè)以太網可以實現工業(yè)控制網絡與企業(yè)信息網絡的無縫連接，形成企業(yè)級管控一體化的全開放網絡，實現管理層、控制層到現場設備層之間工業(yè)通信的一網到底。而現場設備層對工業(yè)以太網交換機的需求遠高于管理層和控制層的需求。

傳統工業(yè)交換機的現狀

傳統的工業(yè)交換機一般使用在工業(yè)控制命令層之上，只起到數據傳輸的作用，也就是承載PLC與PLC之間、PLC與Sever之間數據通信。在這一層，設備之間的通信協議大多是基于TCP/IP開發(fā)、應用的，所以數據傳輸的速度、精度、安全性雖然有要求，但是標準不高。而工業(yè)控制命令層(PLC與IO之間的通信)采用現場總線技術，對數據的速度、精度、安全性的要求大大提高了，傳統的工業(yè)交換機雖然可實現信息共享，但無法保障控制命令數據的正常交換，顯然是不行的。如果想應用工業(yè)以太網實現控制命令層的網絡化，對傳統工業(yè)交換機的再升級就是必然的趨勢。

下一代工業(yè)以太網交換機

下一代工業(yè)以太網交換機顛覆性的擁有零自愈環(huán)網和總線式網絡，兼具穩(wěn)定可靠和高速靈活的特點。滿足工業(yè)控制命令層對數據的速度、精度、安全性的要求，解決傳統工業(yè)交換機無法進入控制命令層的根本性問題。

NE交換機通過雙向數據流確保當網絡出現故障時，總有一個方向是可以到達目的地的，保證了控制數據的不間斷;總線式網絡讓用戶可自定義被控設備，通過視相同虛擬Mac終端為同一設備，交換機將被控設備視為同一設備，使這些設備相互之間互聯互通，信息共享，保障了控制的聯動性;數據優(yōu)先級特性，讓用戶可自定義某些設備為快速數據設備，當環(huán)網中出現快速數據，普通數據就會為快速數據讓路。

NE交換機具備以下優(yōu)點：

(1)零自愈環(huán)網技術，實現數據傳輸的高可靠性及完整性

在此之前全球工業(yè)以太網交換機最快故障自愈時間是20毫秒。但是無論環(huán)網故障自愈的時間多短，在倒換期間勢必造成數據報文的丟失，這在控制命令層是不能容忍的。而零自愈無疑實現了既有技術的突破，保障數據的高可靠性及完整性。

NE交換機通過雙向數據流確保當網絡出現故障時，總有一個方向是可以到達目的地的，保證了控制數據的不間斷。

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