回复:工业以太网的美丽与哀愁(我的收藏,绝对经典)
工业以太网是企业信息化的基础,这一点已得到了广泛的认同。与现有的各类现场总线相比,它更具有强大的开放性,能更方便地与管理系统进行集成。无论从工业以太网本身的技术发展程度,还是从目前的应用趋势而言,尽管各界还存在着诸多顾虑,工业以太网时代的到来已势不可挡。
前方的世界很精彩
MM:工业以太网是企业信息化的基础,自动化技术承担了更沉重的基础任务。您如何看待工业以太网在企业信息化的过程中所扮演的角色?
陈海东先生:大量的销售数据表明,工业以太网及相关的产品设备在现今的自动化技术中正在扮演着重要的角色。随着交换网络通信技术的产生和发展,工业以太网技术正在快速地进入工业应用场合。其目前最主要的应用是作为系统级总线(例如控制器与控制器之间,或与操作员站、工程师站之间的通信总线;数据通信量大,实时确定性要求不高),这由这一层的通信总线所需的特性所决定。
那工业以太网技术要不要进入现场级的应用呢?日益复杂技术的开放性、一致性和易于使用性是用户越来越迫切的需求,以及出自削减由独立于制造商、系统范围的工程设计而引起的成本的种种考虑,推动了工业以太网技术快速进入现场级的应用。其随后的发展方向是由自动化技术发展趋势所决定的。PROFIBUS国际组织推广的工业以太网总线标准PROFINET就顺应了这一市场趋势,是IEC61158国际现场总线规范中的第十类总线标准。
PROFINET是分布式自动化标准的现代概念;它基于以太网,简单且无需作任何改变地集成现有的现场总线系统(尤其是PROFIBUS 系统)。这对于满足从公司管理层到现场层的一致性要求是一个非常重要的方面。它的重大贡献在于保护了用户的投资,因为现有系统的部件仍可合并到PROFINET系统中去而无需进行任何更改。
现在大多数的厂家在选择设备和系统的时候,或许还是会考虑基于设备级的总线,因为好用而且便宜,还有很多种选择,但是这并不会成为以太网进入现场的阻碍,工业以太网会很快得到广泛应用。
Poubeau先生: 工业以太网对工业自动化而言,担负着在未来实现统一网络的重任。施耐德电气对此非常明确,将以工业以太网为基础的协同自动化解决方案作为我们的发展战略。中国以其强大的市场需求成为了施耐德电气的第二大市场。
孙军凯先生:应当说,以太网在工业领域的应用并不是一个新的话题,以罗克韦尔自动化为例,我们1990年就发布了内置以太网端口的控制器,奠定了以太网作为企业信息层互连的基础地位(控制站级互连和企业信息集成),而今天以太网已经是公认的企业级信息集成的事实上的标准。所以说,工业以太网的发展正是伴随着工业企业信息化的要求,在IT技术迅猛发展的背景下发展起来的。基于以太网技术在工业系统信息集成方面的成功,人们对将其引入车间现场寄予了极大的期望,其实今天大家所讲的工业以太网技术是特指具有实时控制和严格互锁功能,能够提供现场设备开放连接的面向应用要求的工业以太网技术。罗克韦尔自动化一直致力于实时工业以太网技术的发展和应用,2000年,EtherNet/IP产品问世,2001年开始在全球各个行业的应用并显示出了这一技术独特的魅力,比如我们在美国百威啤酒的一条灌装线上,就有600多个节点包括I/O、变频器等通过EtherNet/IP来控制,整个集成由一家德国的OEM完成,设备在现场只用1个小时就完成了起动工作。今天,基于EtherNet/IP实现工业控制的应用已经遍及食品饮料、电力、水和污水处理、采矿、材料加工、汽车、通用机器等各个行业,来自50家制造会员单位的80多种产品涵盖了过程控制器、PLC、I/O、变频器、软启动器、视觉产品、条码扫描设备、称重设备、电力智能监控单元、过程总线FF链接设备、交换机和连接设备等。2003年,通用汽车公司宣布将EtherNet/IP作为其全球汽车制造生产控制系统的统一标准,并将于2007年1月1日前完成他们在全球60多个工厂的生产控制系统整合工作,同年国际半导体行业组织SEMI,澳大利亚采矿行业都宣布将EtherNet/IP作为其控制系统的标准。我们十分看好工业以太网技术的发展前景。
Pfeiffer先生:诚实的讲,我对中国的市场不是十分熟悉,但是我注意到,中国有许多的机械装备制造商和众多的工厂,对于工业以太网的需求可能刚刚起步,但是潜力巨大而且发展快速。中国的厂家非常好学,应用新技术的愿望强烈,我相信工业以太网会帮助中国的企业更快地提高能力。目前标准以太网可以达到100Mb/s(Fast Ethernet),甚至1000Mb/s(Gigabit-Ethernet) 和更高的传输速率,这比所有现有的现场总线都要高得多。我们有理由利用以太网来完成工业现场的更高速的数据交换。但是,对于自动化控制来说,实时性比传输速率更为关键。在目前标准以太网中,数据传输时的到达时间不可确定,这个弱点在工业环境里对于高动态过程的控制中是不能接受的。
奥地利贝加莱(B&R)公司以开发Ethernet Powerlink为以太网在工控行业里的实时高速应用开辟了一条新的道路。Ethernet Powerlink以标准以太网为介质,克服了现有以太网通信中实时性能不足的弱点,使工业以太网通信可以满足工控领域中即使是最苛刻的实时要求。
梁文奎先生:以太网其实已经非常产业化了,而且几乎已经形成一个标准,以太网的控制芯片目前价格非常低,这样一个总线是最容易被取得。可以从几个角度讨论这个问题,第一,是不是被形成产业化标准,这是全球性的问题,在产业供应链上面是不是够充沛,是不是有足够的创新性一直往前驱动;第二个角度要从研发人力来看,研发人力是不是熟悉业界要推出一些什么样的标准,对于这样一个标准的推动,其他的一些编程人员是否能够掌握,能不能找到这么多的研发人员去投入来缩短研发时间,并形成多样化的解决方案。
宋传荣先生:工业自动化行业开放系统和平台技术的发展,使产品在选择上更加灵活,软件组态功能也越来越强大。这就使每一个特定的应用都需要一个独特的解决方案,所以工业自动化与网络通信技术专业化是当今工业自动化厂商或系统集成商成功的关键因素。而以太网技术以其标准统一、协议开放、执行其标准的产品性价比高,而成为工业自动化领域主流的通信解决方案之一。
现场总线:该如何来爱你
MM: 工业以太网技术已经得到了长足发展,但它在实际应用中是否会与原有的自动化系统(现场总线)产生矛盾,而无法保护用户原有的投资,这可能成为这项技术推广时遇到的大问题。您如何看待这个问题?是否有恰当的解决方案?
陈海东先生:市场对PROFINET 的认可取决于现有的现场总线安装设备能否容易地通过PROFINET扩展。与其他类的总线不同的是,PROFINET在发展之初时就已经充分地考虑到了客户的这种需求,即在充分考虑到原有系统投资的基础上实施创新。
到目前为止,PROFIBUS总线在市场上已销售了1000万个节点设备,超过100万个系统应用实例。INTERBUS总线在市场上则销售了650万个节点设备。目前这两个总线组织均将PROFINET作为其下一代的工业以太网的标准。也就是说1650万个节点设备用户将是PROFINET工业以太网现场总线的成功基石之一。
集成原有现场总线系统从而保护投资。PROFINET 提供了一个在PROFINET 环境下协调现有PROFIBUS 和其他现场总线系统的模型。用户可以构造一个由现场总线和基于以太网的子系统任意组合的混合系统。由此,PROFINET已经成功地定义了从以太网向现场总线的网络转换策略,从基于现场总线的系统向PROFINET技术的全透明转换是可行的。
Poubeau先生: 如果是用工业以太网简单地替代现有系统的原有功能是没有价值的,以太网的价值所在是它提供了更多的特性,包括在以太网上很容易传输图像、声音信息、数据信息等,用它不同的特性满足客户新的服务要求。
现在我们清晰地看到,很多不同的总线之间是不兼容的,我想这种状况会升级到工业以太网。工业以太网也存在着不同的实现方法,这就意味着存在不兼容的可能性。
未来谁会成为不同协议下的工业以太网赢家呢?
1.那些真正开放其协议,用户很容易得到产品并应用,且容易实现的工业以太网。
2.真正开放给第三方厂商,与其他设备容易集成,比如现场总线。
施耐德正在向这个方向发展。现在的MODBUS已经得到了很好的应用,而MODBUS的系统可以很容易地升级到MODBUS TCP/IP。而用户并不需要对原有系统重新投资。
我们有两种解决办法,一种是在使用MOD BUS的串行连接方式,如RS485的情况下,可以提供相应的产品,非常容易地从现有的MODBUS系统更新或升级到MODBUS TCP/IP上。如果是使用了其他的网络,我们也有相应的gateway(网关)使其集成或升级到我们的以太网系统里。客户可以从产品的整个生命周期来考虑这个问题,也可以从产品升级换代的角度来考虑,总之我们会更关注针对客户的实际应用,最大程度地保护用户的投资。
孙军凯先生:这是一个非常好也是十分重要的话题。工业以太网的发展是一个过程,还需要解决技术、应用方面的各种问题,包括国际以太网的相关标准,都仍在激烈讨论和制定过程中。自动化厂商必须考虑用户已有投资的保护和技术的兼容性问题。举个例子来说,截止到2003年,罗克韦尔自动化在全球已经安装了1000多万个工业总线节点,而我们为用户提供了相当灵活的方案去将他们的既有系统集成到我们最新的控制平台和总线体系中。今天Allen-Bradley的ControlLogix全功能集成控制器可以兼容我们1980年生产的PLC I/O。在最简单的情况下,我们只需一二个通用通信模块,无需任何的代码,无需任何特殊的网关,就可以将既有系统完全集成到新系统中。我们曾经和我们的合作伙伴一起,在连续生产的条件下,在短短数分钟内,就完成了新建和既有系统的通信集成,原有的系统几乎没有做任何的改动,而这一切在传统架构里是不可想象的,我们的用户给予了极高的评价。
其实每种工业总线的产生和发展,都有其深刻的技术和应用驱动的背景,有其独特的应用范围和优势,从目前的用户需求来说,没有一种总线可以满足用户所有的应用需求,在可以预见的相当长一段时间,现场总线系统的应用还将是一种或者多种层次的总线组合以满足用户的应用需求。关键是,这些总线是否都遵循
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