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将以太集成到自动控制中

发布时间:2019-11-09 18:16:00

将以太集成到自动控制中

将以太集成到自动控制中,可以从最底层开始,延伸至用于控制器之间络连接的过程控制层,最后到达用于SCADA和报告功能的企业络层。以太可以是完成生产过程业务的唯一络。

你们现有的工业络设施,是否做好了准备,来迎接现在或未来以太以及其它各种通讯需求的到来?如果有必要,可以通过本文中提到的4个步骤,来对此做出评估。思考8个布线问题,留意3个实施步骤,获取相应的帮助,来避免可能出现的一些误区。

控制工程师要明白,IT不是敌人;IT也要清楚,工厂里使用的以太和办公室使用的以太并不一样。

将以太集成到自动控制中,可以从最底层开始,延伸至用于控制器之间络连接的过程控制层,最后到达用于SCADA和报告功能的企业络层。以太可以是完成生产过程业务的唯一络。

在部署工业以太时,工厂工程师和IT部门应该利用专门设计和建造的以太解决方案,来连接从最终用户的IT设施到工厂车间设备的各种应用。

最常用的以太协议

2013年11月,CONTROLENGINEERING进行了一项关于以太的调查,并从200份回复意见中选出了最常使用的以太协议,上表列出了各个络协议的主管机构及其址。

工业络的需求评估和布线建议

工业络作为自动控制层与组织其它部门之间的粘合剂,其是否具有良好的稳定性意义重大。做好工业络的评估工作,对布线和工程的实施将大有帮助。Panduit公司的工业自动化方案架构师AndyBanathy透露, 在自动化工程中,当开始进行设计和部署时,物理设施方面通常最容易被忽视,其影响也时常被忽视和严重低估。

结果就是, Banathy说, 络故障中的很大部分,大概占到80%左右,是由物理层的连接问题造成的。 他强调说,造成故障的原因包括:项目领导和安装人员之间沟通不畅,迫于进度和预算方面的压力变更和新增功能,以及缺少对于络安全的关注。

Banathy介绍到,通常对于一个典型的自动化工程项目的投资来说,,软件费用要占到60%左右;络设备位居其次,大约为23%;操作设备约占10%;布线方面的基础设施等只占到7%。IT预算也经常优先投入到软件和硬件等大件上,而只将很少一部分的预算投入到布线上。相对于软件和硬件来讲,布线基础设施的花费比较低,但它却是劳动密集型的工作,实施起来更容易出错。而且由于络设备更新比较快,在规划布线和连接能力的时候,需要从整个生命周期进行布局,考虑20年甚至更长的时间。

评估络需求

评估一般从基础开始。通过下面4个步骤,完成对物理络的评估:

1.列出所有需要连接的设备。可能包括机器、传感器、控制器、摄像头、驱动器、交换机等。规划应当包括当前以及之后20年的需求。

2.然后考虑络通信量、通讯类型(如数据、视频、控制信号、络语音)、以及对时间有要求的过程控制信号。这个工作有助于确定带宽需求。

3.勘察工厂,确定如何走线,考虑环境的恶劣程度,了解是否有障碍等。

4.与生产运行人员一起,在络可用性方面达成一致。络对运行的重要性如何?停机损失如何?

检查7个功能区域

在物理设施评估中,Panduit公司会检查7个功能区域:散热、接地、机架电源、路径、标签管理、布线以及机架和机柜。根据诸如美国电信工业协会(TIA)之类的标准所制定的专门条款以及最优实践,为每个功能区域按照分打分,5是最好的。比如,对于连接不好的机架、混乱的通讯来讲,接地问题可能是最重要的关注点。

3个实施步骤

工业络实施,需要经过3个基本步骤:评估、设计和部署。评估包括接地、环境影响、路径、电源以及其它事项。络设计需要考虑的元素包括布局、编程、部件选择、盘台设计、电缆走线以及其它事项。设计交付物包括CAD图纸、物料清单(BOM)和技术规格书。部署步骤包括安装、验证、测试和培训。

8个关于络布线的问题

1.多少布线才是足够的?

2.是否应该使用光缆?

3.电气噪声如何处理?

4.系统是否有能力处理数据传输量?

5.是否可以使用无线络?

6.如何实现控制络接入?

7.对停机时间的容忍度是多少?

8.如何为将来做规划?

避免以下误区

在络工程项目中,需要避免的误区包括:不要在文档上走捷径,尤其是物理络设施上。完整的设计和安装文档,对于项目的成功,十分关键。要时刻想着未来发展的需要。在高性能电缆方面的投资绝对划算,尤其是在考虑络扩张时。使用标准和参考架构,可以确保设计的优化。最后,需要考虑安装人员完成任务所需要的具体条件。

从整体考量

在评估工业络的需求时,罗克韦尔自动化公司咨询部门的全球运行和业务发展经理DayanRodriguez给出了更多的推荐。他认为评估时应该检查整个工厂环节(从接收、处理、包装到运输)和整个企业链(从供应商到客户,从你自己的现场到其它现场),以及目标和挑战(更低的业主总成本、更快的投入到市场,更好的资产优化、更好的风险管理)。通过络融合,很多事情都是可以处理的,连接更多资产和应用的能力,更高的集成度以及跨区域合作。

例如一个全球性的饮料公司在引进新产品时,需要将设计、开发、安装和生产设备的组装、工业自动化控制系统和企业络在多个不同的区域完成。完工日期要考虑多种业务影响因素。实施工作包括IT和生产利益相关方的运营协议。

Rodriguez说,这个项目的开发络设计工作,主要基于普度模型和承包商的最优实践,该实践使用了区和层之间的隔离。其结果是带来在基础设施投资方面、实施层面工作的节省和层级化。纵深防御结构利用区域隔离来确保在某些特定区域的故障不会传递到其它区域。

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