3BSE020508R
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:祖巧麗
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在“工業(yè)4.0”的轉(zhuǎn)型浪潮之下,富有遠(yuǎn)見(jiàn)的制造商正忙于籌劃和打造未來(lái)的智能工業(yè)企業(yè)。他們將信息技術(shù)(IT)域和操作技術(shù)(OT)域融為一體,構(gòu)建新一代智能系統(tǒng),從而促進(jìn)生產(chǎn)、改善運(yùn)營(yíng)、增強(qiáng)客戶(hù)支持,還可以分析工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)提供的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。zui簡(jiǎn)單的物聯(lián)網(wǎng)(IoT)概念就是通過(guò)嵌入式系統(tǒng)連接更廣闊的世界。就更廣泛的層面而言,它還涉及數(shù)據(jù)分析(通常在云中進(jìn)行)、人機(jī)交互和安全性。挑戰(zhàn)在于,制造商需要充分整合四項(xiàng)*的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù):網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、處理技術(shù)、用戶(hù)界面技術(shù)和安全性技術(shù)。恩智浦全新的QorIQ Layerscape LS1028A處理器可輕松應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)。
1、時(shí)間敏感型網(wǎng)絡(luò)
只有通過(guò)調(diào)整連接IT域和OT域的網(wǎng)絡(luò),才能實(shí)現(xiàn)二者的融合。域的功能千差萬(wàn)別,其網(wǎng)絡(luò)也截然不同。IT域包含將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為有用信息的系統(tǒng)。對(duì)于制造商而言,它不但包含通用系統(tǒng),如財(cái)務(wù)、電子郵件及客戶(hù)關(guān)系管理系統(tǒng),還包括制造業(yè)特需的管理規(guī)劃和物流系統(tǒng)。這些系統(tǒng)都以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ),沒(méi)有硬實(shí)時(shí)要求,因此IT網(wǎng)絡(luò)可以采用“盡力而為”的普通以太網(wǎng)技術(shù)。
OT域則包含將物料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的系統(tǒng),以及用于實(shí)施流程控制、工作流管理和流程監(jiān)控的實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)。工廠可使用工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù),利用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)提供實(shí)時(shí)響應(yīng),并使用舊式的工業(yè)通信協(xié)議執(zhí)行操作。遺憾的是,許多工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議既不能彼此互用,也不能與標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)互用,因此限制了技術(shù)供應(yīng)商的大規(guī)模發(fā)展,減緩了創(chuàng)新的步伐。工廠中的單臺(tái)機(jī)器可能連接不同的工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò),每種網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行特定的協(xié)議,具備不同的控制功能,如圖1所示。制造商必須部署網(wǎng)關(guān),在不同網(wǎng)絡(luò)之間傳輸數(shù)據(jù),或?qū)?shù)據(jù)傳輸至IT系統(tǒng)。
圖1:現(xiàn)代設(shè)備框圖(來(lái)源:AVNU)
由于傳統(tǒng)的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議具有以上互聯(lián)互通的限制,所以不能很好地支持工業(yè)4.0。此外,以IT為導(dǎo)向的標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)也不能提供控制系統(tǒng)所需的實(shí)時(shí)性能。不過(guò),IEEE在2004年成立了一支團(tuán)隊(duì),負(fù)責(zé)制定消費(fèi)類(lèi)應(yīng)用的音頻/視頻流傳輸標(biāo)準(zhǔn),之后又拓展到了專(zhuān)業(yè)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)制定。這支團(tuán)隊(duì)制定了一套音頻/視頻橋接(AVB)標(biāo)準(zhǔn),內(nèi)容涉及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備時(shí)間同步(借鑒IEEE 1588)、流量整形及準(zhǔn)入控制。雖然不能*工業(yè)應(yīng)用的需求,但這些標(biāo)準(zhǔn)為更精確的以太網(wǎng)流量管理提供了一個(gè)框架。
這支IEEE團(tuán)隊(duì)在認(rèn)識(shí)到將AVB用于工業(yè)用途的潛在可能性之后,將其更名為時(shí)間敏感型網(wǎng)絡(luò)(TSN),并且開(kāi)始修訂802標(biāo)準(zhǔn)系列,致力于滿(mǎn)足工業(yè)和汽車(chē)應(yīng)用需求,同時(shí)改善專(zhuān)業(yè)音視頻應(yīng)用的性能。新標(biāo)準(zhǔn)定義了時(shí)間敏感型流量整形和關(guān)鍵流量調(diào)度策略。為了便于調(diào)度,新標(biāo)準(zhǔn)增加了非關(guān)鍵性幀可搶占的調(diào)度策略,針對(duì)冗余網(wǎng)絡(luò)路徑的新標(biāo)準(zhǔn)提升了網(wǎng)絡(luò)的可靠性?,F(xiàn)在,工業(yè)企業(yè)可以只部署一種IEEE標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò),既能傳輸OT系統(tǒng)中對(duì)實(shí)時(shí)型要求較高的控制流量,又能傳輸IT系統(tǒng)中盡力而為的普通以太網(wǎng)流量。在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)確定的情況下,工業(yè)企業(yè)可以著重關(guān)注OT-IT融合和工業(yè)4.0帶來(lái)的戰(zhàn)略效益。圖2顯示的是部分新規(guī)范,這些規(guī)范屬于TSN規(guī)范,具有工業(yè)應(yīng)用案例。
SIEMENS TERMINAL BASE 6ES7 193-4CA40-0AA0 *LOT OF 2*
SIEMENS TERMINAL MODULE, 6ES7 193-4CA50-0AA0
SIEMENS SIMATIC S7 DIGITAL INPUT MODULE 6ES7131-4BD00-0?AA0 W/ BASE *LOT OF 2*
SIEMENS 6ES7 221-1 BF22-0XA0 INPUT MODULE, NIB
SIEMENS SIMATIC NET PROFIBUS OLM/P12 6GK1 502-3CA10
SIEMENS SIMATIC S5 ADAPTION CASING 6ES5491-0LB11
SIEMENS SIRIUS 5.5-8A MOTOR CONTROLLER 3RV1021-1HA10
SIEMENS SIMATIC S7 STEPPER MOTOR MODULE 6ES7 353-1AH01-0AE0
SIEMENS SIMATIC S7 24VDC, 2A DIGITAL OUTPUT MODULE 142-1BD40-0XA0
SIEMENS SIMATIC S5 24VDC 5A DIGITAL OUTPUT 6ES5-451-7LA12
SIEMENS 24VAC/DC 0.05s-100h TIMING RELAY 3RP1505-1AP30
SIEMENS * MANUAL MOTOR CONTROLLER * 3RV1421 1HA10
SIEMENS SIMATIC S7 24VDC DIGITAL OUTPUT MODULE 6ES7132-4BD01-0?AA0 WITH BASE
SIEMENS LOGOIPower 5VDC 3A POWER SUPPLY 6EP1311-1SH02
SIEMENS TERMINAL MODULE 6ES7 193-4CA50-0AA0
SIEMENS 0.5-10s ON DELAY TIMING RELAY 3RP1511-1AQ30
SIEMENS SIMATIC NET IE M12 CONN. CABLE 0.3M 6XV1870-8AE30 *NEW*
SIEMENS SIMATIC S5 I/O MODULE 6ES5 482-8MA13
SIEMENS SIMATIC S7 24-230VAC, 2A OUTPUT MODULE 6ES7 132-4HB00-0AB0
SIEMENS 4A SINGLE POLE CIRCUIT BREAKER 5SN1 G4A
SIEMENS SIMATIC S5 24VDC DIGITAL OUTPUT MODULE 6ES5451-7LA12
SIEMENS SIMATIC S5 0.5A 32xDC 24V DIGITAL OUTPUT MODULE 6ES5 451-7LA11
SIEMENS SIMATIC S7 INTERFACE MODULE 6ES7 153-2BA00-0XB0
SIEMENS 0.5-10S TIMING RELAY 3RP1511-1AP30
SIEMENS 0.25-0.4A MANUAL MOTOR CONTROLLER 3VE1010-2D *LOT OF 3*
SIEMENS 220/380V 240/415V 10A CIRCUIT BREAKER G10A 5SN7
SIEMENS SIMATIC S7 2A 24VDC DIGITAL OUTPUT MODULE 6ES7 132-4BB30-0AB0 WITH BASE
SIEMENS 2M RFID READER DROP CABLE 6GT2091-0FH20 *NEW*
SIEMENS CONTACTOR 3TF2010-0AL2 1NO
SIEMENS SIMATIC S5 DIGITAL INPUT MODULE 6ES5422-8MA11
SIEMENS 5-PIN Y CONNECTOR 6ES7194-1KA01-0?XA0 *NEW LOT OF 3*
SIEMENS OUTPUT MODULE 6ES5 454-7LA12
SIEMENS 6A 2-POLE CIRCUIT BREAKER 5SJ42 / 5SJ4206-7HG42
SIEMENS SIMATIC S5 BACKPLANE BUS MODULE 6ES5700-8MA11 *LOT OF 2*
SIEMENS 10A CIRCUIT BREAKER LOT OF 2 5SX21 B10
SIEMENS SIMATIC DP, ET200X, 24VDC BASIC MODULE 141-1BF12-0XB0
SIEMENS RELAY ASSEMBLY 3 PIECES DIN RAIL MOUNT V23057-B3006-A1?01 NEW
SIEMENS 6ES7 194-1AA01-0XA0 CONNECTOR, NEW
SIEMENS 24-48VAC, 12-24VDC SURGE SUPPRESSOR 3RT1916-1J100 *LOT OF 6*
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SIEMENS CIRCUIT BREAKER 1P 400V NIB 5SX21 C8
SIEMENS SIRIUS CLASS 10 1.5-6A OVERLOAD RELAY 3RB1026-1PB0
SIEMENS SIMATIC S5 SINC COMMUNICATIONS PROCESSOR 6GK1243-3SA00
SIEMENS SIMATIC S7 24VDC DIGITAL INPUT MODULE 6ES7 131-4BB00-0AB0 WITH BASE