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工业通讯领域的革新速度不断刷新

信息的采集、传输与交换在工业领域中扮演着越来越重要的角色,这已经成为了一个显著的事实。信息的顺畅传输,让人们得以更有效地配置各项资源,提高响应速度,并为更具可视化、智能化
关键词: 工业通讯 Wi-Fi
时间:2014-05-26 23:43 来源:物联网在线 作者:Ioter 点击:

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信息的采集、传输与交换在工业领域中扮演着越来越重要的角色,这已经成为了一个显著的事实。信息的顺畅传输,让人们得以更有效地配置各项资源,提高响应速度,并为更具可视化、智能化的管控策略提供支持,从而在整个企业范围内实现效率的提升。以上这些,正是绝大多数企业的管理者一直梦寐以求的。
 
  能够帮助用户实现这种愿景的,正是当前快速发展的工业网络技术。随着应用需求的不断变化,工业网络技术不但要满足传统的要求,更要能面对未来的种种挑战。可喜的是,当前一些新的技术趋势,正使工业通讯领域的革新速度不断刷新,也为用户们不断创造着更加卓越的体验。
 
  从孤立环节到有机整体
  如果对通讯业巨头们的广告稍有留意,你就会知道:从3G到4G的转变正在迅速成为话题。很多人甚至对3G还不太熟悉,就被通讯业的巨头们加速裹挟进了4G的时代。当然,对普通的消费者而言,3G向4G的转换也许还只意味着看电影更流畅,上网更迅速。即使目前不急于选择接受新的潮流,也不至于严重落后于时代。
  但是对一个企业的管控者而言,他要面对的问题无疑更加严峻而富有挑战性,在工业通讯投资上做出的每个选择,都有可能从现在起成为影响其工厂持续获得竞争力的关键因素。尤其是在企业纷纷转型升级,寻求高效生产、智能管控的今天,这样的表述一点也不夸张。让自己的生产制造过程从一个个孤立的环节转变为可追溯、互相关联的有机整体,正成为决胜市场的新钥匙。
  在这种情况下,工业用户的关注点正在发生变化:他们关注的不再是单个的产品,而是一个具有强大数据采集、传输、整合能力的工业通讯系统。这样的工业通讯系统离我们并不遥远。
  例如,今天在很多工厂里,一种涵盖了RFID和读码系统等方式的识别系统技术正在越来越多地发挥出作用。而识别系统与工业通讯系统要实现良好的衔接,才能最大地发挥出作用。借助于这样的识别系统,用户企业能够实现在整个生产过程中对产品各项信息的追溯。
  这种追溯贯穿于生产周期的始终,人们将能够把生产规划设计、软件、网络、生产工艺链以及后期系统维护等各个环节有机地结合起来。工业生产不再是由设计、制造、物料管理、物流输送等几个孤立的环节拼凑起来的过程,而真正成为了一以贯之的有机整体。近年来,客制化生产、柔性生产等趋势在制造行业中体现得越来越明显,对产品的质量控制、全生命周期追溯等需求也逐渐提升。
  这一切,都依托于识别技术和更加强大灵活的工业通讯技术来实现。在这方面,一些先行的厂商已经能够向用户提供有针对性的解决方案。
  据负责西门子工业通讯与工业识别的部门经理程皞介绍,西门子包括RFID和读码等方式在内的识别系统和工业通讯系统可以快捷、轻松地集成到用户的自动化和 IT环境中,并且提供一系列技术应用程序,让上文中提到的愿景得以轻松成为现实。
  802.11n带来更高可靠性
  但是,这种“从孤立环节到有机整体”的愿景,既给人们带来了无限的惊喜,同时也提出了一些严峻的考验。人们不仅希望享受生产的高效率和先进性,也不得不对其可靠性、安全性等问题作出考量。在工业领域,这是一些无法被绕过的门槛。
  可靠性问题之所以受到工业用户如此关注的一个重要因素是:和一般商用环境相比,工业应用场合的条件要复杂、恶劣得多。很多在办公楼里正常运行的商用级设备,放在工业现场后,其可靠性简直不堪一击。
  例如,在逐渐兴起的无线应用领域,路径传输等问题就曾经一度困扰着很多工业用户,相对设备位置固定、信号干扰小的商用网络环境,工业用户的应用环境极其复杂多变,这带来了一系列使无线网络不稳定的因素;而对于一些需要从设备现场同时采集视频监控信号的用户来说,怎样可靠传输如此庞大的数据量也是个不小的问题;此外,来自复杂现场的干扰、振动以及恶劣的环境也是无线应用在工业领域长期面对的挑战。
  所幸的是,面对这些挑战,Wi-Fi的802.11n标准的推出已经解决了很多实质性的问题,从本质上看,它让Wi-Fi这项技术本身更加适用于工业应用场合。比如程皞就谈到,利用802.11n的多入多出技术(MIMO),使得在网络的发送段和接收端都采用多重天线。表面上看,采用3个天线只是天线数量的增加,但实际上,经过处理的数据通过多组天线分别传输,并由接收端的多组天线作相应的接收,再由软件通过信号处理算法对接收的信息进行解析,这种新的机制将大大提升无线网络传输数据的稳定可靠。
  另一方面,由西门子开发的“工业点协调功能”iPCF允许用户快速漫游,这对于很多需要在大区域范围内移动的设备非常有意义。快速漫游是指客户端从一个无线区域快速切换到另一个无线区域的过程,在这个过程中,客户端的退出和重新登录可以以非常快的速度实现,可以满足通讯的实时性要求。
  以前,这样的切换往往需要几百毫秒,对于一个正用无线网络看电影的普通用户而言,这点时间延迟并不易被察觉,但对工业用户而言,这个时间却显得太长了。现在西门子的这种iPCF功能把这个时间缩短到了50毫秒之内,完全满足了工业用户的需求。另外西门子的设备在开启iHOP模式后对于一些环境复杂、无线信号受到污染的信道,还可以自动跳转到干净的信道,使信息传输的可靠性得到进一步加强。
  而西门子独特的漏波电缆技术能够为沿轨道运行的设备提供稳定的无线信号传输环境,很好的避免了转弯处易形成通讯死角和不同系统间相互干扰的问题,为AGV的稳定运行提供了强有力的保障。
  透视安全之镜
  除了可靠性之外,工业安全也始终是生产的基本刚性要求。以前,一谈到工业安全,很多人会马上想到故障安全(功能安全),而当前工业网络的快速发展,则使得工业信息安全的重要性大大提升,使工业安全形成了涵盖故障安全与信息安全的“大安全”概念。在这种跨越多层次、多角度的“大安全”概念里,工业通讯技术也扮演着多元而关键的角色。
  比如,对于人们一直重视的故障安全领域,工业通讯技术就能够提供很好的支持。PROFIsafe 安全行规在故障安全中的应用就是一个典型的例子。西门子推出的安全通讯协议PROFIsafe使标准设备和安全设备能同时共用一条通讯链路,安全通讯不通过冗余电缆来实现。这样的特点和其开放架构的特性可以使用户得到成本的降低,并有利于未来对系统的改造。
  而工业信息安全的问题,在近年来则体现得更为突出。尤其是在倡导“两化融合”的今天,很多企业面临着业务数据与控制数据的整合。在这一过程中,工业以太网的深化应用的确提升了不少效率,但其“一网到底”的开放特性也使其受到攻击的几率大大增加。
  一谈到网络攻击的后果,很多人也许会马上想到由攻击导致的生产停滞甚至设备损坏。但是,一些以侵犯知识产权的“隐性”攻击也有可能使企业受到巨大的损失,比如越权访问或窃取企业核心的生产数据及工业数据。因为生产停滞毕竟可以在一定的时间内得到恢复,但企业核心的知识产权财产一旦被窃取,就有可能对企业的长远竞争力产生无法弥补的影响。
  尤其是现在,远程访问的需求越来越多,这种跨区域的应用,往往也意味着终端权限管理和防范攻击的难度加大。通过软硬件后门、非法读写甚至是带毒存储介质等途径,外来攻击者都足以让企业承受损失,拒绝服务攻击、身份伪装、地址欺骗等不断发展的网络攻击手段今天仍然在层出不穷地涌现出来。
  面对这一问题,很多厂商正在采取高度重视的防范和研发策略进行应对。而西门子在这方面也推出了一系列基于通讯的安全产品与“纵深防御”,设置隔离缓冲区的解决方案。比如其推出的SCALANCE S工业安全模块,带有基于 IP 和 MAC 数据传输的高品质状态监测防火墙,可根据相应的安全性需求组合不同的安全措施,可以作为工业层与商业应用层之间的安全大坝。
  即便攻击者能够绕过外围网络,直接连接上现场控制网络上的PLC,西门子PLC上具有安全功能的CP卡(专门负责分担PLC通讯功能)也带有防火墙,可以对SIMATIC S7-300、S7-400 和 S7-1500 控制器进行保护。而针对远程访问等需求,西门子的SCALANCE M远程通讯模块则可以支持用户通过UMTS移动网络对各个工业区域进行安全的访问。
  细节决定用户体验
  在很多情况下,一些容易被人忽视的“细枝末节”往往也会引发严重的问题。举例而言,著名的汽车厂商宝马公司去年曾经在北美地区召回了大约57万辆各系车辆,这些车辆被召回的原因是它们可能出现发动机熄火的情况,而导致这一问题的“罪魁祸首”恰恰是汽车内部存在隐患的电池线缆连接器
  在工业领域,也会发生同样的情况,一些最基本的细节往往会对工业用户的体验带来决定性的影响,尤其是在维护、故障处理等方面就更是如此。事实上,工业现场发生的大部分故障并不是由那些看上去最重要、最复杂的设备造成的。有资料显示,大约85%的故障都发生在线缆、连接器这些容易被人忽视的部件上。而查找和处理线缆、连接器故障对大部分用户来说无疑意味着一种令人不怎么愉快甚至是充满困扰的体验。
  所以,在工业布线时,用户应该尽可能选择可靠的线缆和附件,尽管一些高品质线缆和附件的价格要高于那些外观并没有显著差异的同类产品,但是在长期的应用过程中,它们的价值将逐步地体现出来。一边是在布线时付出的有限成本,一边是排查故障源无从下手的窘迫,繁琐的维护以及由此带来的巨大损失,面对这样的选择题,明智的用户显然不会以首购置成本作为采购的唯一考量指标。
  程皞告诉记者:“工业布线为用户带来的良好体验是贯穿于各个环节的,这包括线缆、附件的可靠性,布线工具的易操作性,以及快速装配、防错设计等带来的便捷性等各个方面。”
  在这方面,西门子提供的工业布线快速装配系统就是一个典型的例子,这种包含了线缆、连接器以及快速装配工具的解决方案在很多细节上都有亮点。比如,西门子结合其线缆产品的特性,专门配套提供了一种快速剥线钳,其简便的操作能够大大提高装配的效率,减少了设备连接的时间;而为了保证连接的可靠性,西门子在设计连接器接口的弹片时,用金属材质代替了一般使用的塑料材质,使其更加耐用。这些细节都着眼于让用户从各个方面都获得一种卓越的体验。
  当前不断涌现的新产品,也在提升产品性能的同时,更多地着眼于用户体验。今年,西门子于2014汉诺威工业博览会上发布新型介质模块MM992-2VD(可变距离模块),无需使用调制解调器等附加硬件,即可利用两芯电缆(如Profibus)进行以太网通讯。使用 MM992-2VD 介质模块,电缆传输的距离可达最长1000米。无需改变机械与工厂间的现有布线系统,即可快速,经济地转换到以太网网络,尤其适用于广泛采用Profibus布线系统的转换。这种升级方案将布线工作量降到最低,同时保护用户初始投资,降低升级成本。
  工业通讯领域的发展仍在持续,相信随着技术的不断革新,面向未来的工业用户必将面临更多、更好的选择,以及更加卓越的体验。
(责任编辑:ioter)


本文链接工业通讯领域的革新速度不断刷新
http://c.iot-online.com/WIRELESS/2014/052625403.html
 
 
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