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(dòng)綱領(lǐng)的提出，越來越多的廠商加入到新產(chǎn)品以及新技術(shù)開發(fā)的潮流中。也因?yàn)槔斫?、研究的逐漸深入，我們不難得出結(jié)論:工業(yè)4.0的技術(shù)實(shí)現(xiàn)首先是自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)部的橫向連接，即通過統(tǒng)一平臺(tái)和單一的編程環(huán)境將控制、驅(qū)動(dòng)、低壓配電等系統(tǒng)深度集成；其次是下層現(xiàn)場(chǎng)傳感和數(shù)據(jù)采集層與中層設(shè)備控制層及上層企業(yè)管理系統(tǒng)的縱向連接。最后，是基于移動(dòng)和虛擬化等技術(shù)實(shí)現(xiàn)人性化、可交互和更高效的遠(yuǎn)程管理。以上這些都必須基于開放標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一協(xié)議的通訊網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)工廠內(nèi)所有設(shè)備（包括企業(yè)級(jí)設(shè)備）彼此之間的相互通信。????

然而，目前中國制造的設(shè)備層數(shù)據(jù)尚未數(shù)字化、控制層總線標(biāo)準(zhǔn)各異、工廠管控與企業(yè)管理信息不交互的三大癥結(jié)，使得現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集層、生產(chǎn)控制層以及企業(yè)管理層的信息交互很難實(shí)現(xiàn)。所以，通過按資源配置、效率最大化的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將工廠網(wǎng)絡(luò)和總線資源整合起來，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工藝流程、品類切換、產(chǎn)線資源等要素的自由調(diào)配，則應(yīng)是我們首先應(yīng)該實(shí)施的。也就是說，我們可以通過生產(chǎn)控制層的網(wǎng)絡(luò)化改造和建設(shè)，邁出走向工業(yè)4.0的第一步。

智能工業(yè)迫切需要網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入控制層

隨著工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的智能化以及控制方式由單點(diǎn)走向協(xié)同，同時(shí)工業(yè)控制由工廠應(yīng)用發(fā)展到市政、金融等更廣闊的領(lǐng)域，系統(tǒng)日趨分散，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間需要進(jìn)行實(shí)時(shí)、快速的通信，傳輸數(shù)據(jù)的帶寬也相應(yīng)由窄帶轉(zhuǎn)向?qū)拵А４送?，在工業(yè)控制的上層，需要集成生產(chǎn)計(jì)劃和控制、質(zhì)量管理、跟蹤能力、維護(hù)系統(tǒng)等功能，希望從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備到本地操作站、管理層的整個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)一體化以提高生產(chǎn)率，更快地評(píng)估、控制系統(tǒng)的每一部分，從而實(shí)現(xiàn)高效、實(shí)時(shí)、透明的遠(yuǎn)程運(yùn)營(yíng)和管理。因此，工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)正朝著寬帶、實(shí)時(shí)、透明、雙向、互操作的方向發(fā)展，這就需要工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)具備標(biāo)準(zhǔn)化、歸一化的技術(shù)特點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)管理層、控制層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層更好的互連、互通和互操作。

我國工業(yè)領(lǐng)域中標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一化、結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)化的改造工程中，智能變電站的三層兩網(wǎng)結(jié)構(gòu)改造取得非常優(yōu)秀的成績(jī)。而其中工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)更是起到重要作用。

工業(yè)以太網(wǎng)可以構(gòu)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(wǎng)絡(luò)，它具備更寬的帶寬和更大的數(shù)據(jù)包以滿足越來越多的智能自動(dòng)化設(shè)備的通信；更快速的同步實(shí)時(shí)通信以滿足運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用的需求；在更大范圍內(nèi)連接更多的設(shè)備并為之設(shè)置地址；提供新功能如制造執(zhí)行系統(tǒng)MES、在線升級(jí)固件、遠(yuǎn)程組態(tài)及故障處理；集成現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)；可以使用標(biāo)準(zhǔn)化、低成本的以太網(wǎng)設(shè)備，如交換機(jī)、線纜、集線器等。因此，工業(yè)以太網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)與企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)的無縫連接，形成企業(yè)級(jí)管控一體化的全開放網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)管理層、控制層到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層之間工業(yè)通信的一網(wǎng)到底。而現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層對(duì)工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)的需求遠(yuǎn)高于管理層和控制層的需求。

傳統(tǒng)工業(yè)交換機(jī)的現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的工業(yè)交換機(jī)一般使用在工業(yè)控制命令層之上，只起到數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖饔?，也就是承載PLC與PLC之間、PLC與Sever之間數(shù)據(jù)通信。在這一層，設(shè)備之間的通信協(xié)議大多是基于TCP/IP開發(fā)、應(yīng)用的，所以數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣取⒕?、安全性雖然有要求，但是標(biāo)準(zhǔn)不高。而工業(yè)控制命令層（PLC與IO之間的通信）采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)的速度、精度、安全性的要求大大提高了，傳統(tǒng)的工業(yè)交換機(jī)雖然可實(shí)現(xiàn)信息共享，但無法保障控制命令數(shù)據(jù)的正常交換，顯然是不行的。如果想應(yīng)用工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)控制命令層的網(wǎng)絡(luò)化，對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)交換機(jī)的再升級(jí)就是必然的趨勢(shì)。

下一代工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)

由北京恩易通技術(shù)發(fā)展有限公司歷時(shí)數(shù)年開發(fā)的高性能下一代工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)顛覆性的擁有零自愈環(huán)網(wǎng)和總線式網(wǎng)絡(luò)，兼具穩(wěn)定可靠和高速靈活的特點(diǎn)。滿足工業(yè)控制命令層對(duì)數(shù)據(jù)的速度、精度、安全性的要求，解決傳統(tǒng)工業(yè)交換機(jī)無法進(jìn)入控制命令層的根本性問題。

NE交換機(jī)通過雙向數(shù)據(jù)流確保當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，總有一個(gè)方向是可以到達(dá)目的地的，保證了控制數(shù)據(jù)的不間斷；總線式網(wǎng)絡(luò)讓用戶可自定義被控設(shè)備，通過視相同虛擬Mac終端為同一設(shè)備，交換機(jī)將被控設(shè)備視為同一設(shè)備，使這些設(shè)備相互之間互聯(lián)互通，信息共享，保障了控制的聯(lián)動(dòng)性；數(shù)據(jù)優(yōu)先級(jí)特性，讓用戶可自定義某些設(shè)備為快速數(shù)據(jù)設(shè)備，當(dāng)環(huán)網(wǎng)中出現(xiàn)快速數(shù)據(jù)，普通數(shù)據(jù)就會(huì)為快速數(shù)據(jù)讓路。

NE交換機(jī)具備以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）零自愈環(huán)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)母呖煽啃约巴暾?/p>

在此之前全球工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)最快故障自愈時(shí)間是20毫秒。但是無論環(huán)網(wǎng)故障自愈的時(shí)間多短，在倒換期間勢(shì)必造成數(shù)據(jù)報(bào)文的丟失，這在控制命令層是不能容忍的。而零自愈無疑實(shí)現(xiàn)了既有技術(shù)的突破，保障數(shù)據(jù)的高可靠性及完整性。

NE交換機(jī)通過雙向數(shù)據(jù)流確保當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，總有一個(gè)方向是可以到達(dá)目的地的，保證了控制數(shù)據(jù)的不間斷。

（2）總線式的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)、線合一

總線式網(wǎng)絡(luò)讓用戶可自定義被控設(shè)備，通過視相同虛擬Mac終端為同一設(shè)備，交換機(jī)將被控設(shè)備視為同一設(shè)備，使這些設(shè)備相互之間互聯(lián)互通，信息共享，保障了控制的聯(lián)動(dòng)性。

NE交換機(jī)支持多種總線協(xié)議及I/O接口，實(shí)現(xiàn)總線數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)化。代替非傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式，使網(wǎng)絡(luò)和總線的資源利用率最大化。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)靈活的網(wǎng)絡(luò)配置，可直接連接儀表、工業(yè)相機(jī)等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，讓PLC能夠連接到距離更遠(yuǎn)的I/O設(shè)備，大大減少整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)PLC的數(shù)量，顯著的降低了系統(tǒng)集成的成本。此外NE交換機(jī)還可通過Web和SNMP OPC Server集成到網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控軟件實(shí)時(shí)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)狀態(tài)，并設(shè)有故障警報(bào)功能，方便遠(yuǎn)程維護(hù)和管理。

（3）快速、實(shí)時(shí)性

NE交換機(jī)具備數(shù)據(jù)優(yōu)先級(jí)特性，讓用戶可自定義某些設(shè)備為快速數(shù)據(jù)設(shè)備，當(dāng)環(huán)網(wǎng)中出現(xiàn)快速數(shù)據(jù)，普通數(shù)據(jù)就會(huì)為快速數(shù)據(jù)讓路。避免了傳統(tǒng)交換機(jī)因數(shù)據(jù)時(shí)延過大而無法應(yīng)用到控制命令層的情況。

（4）自主可控設(shè)計(jì)

NE交換機(jī)屬于自主研發(fā)產(chǎn)品，擁有產(chǎn)品知識(shí)產(chǎn)權(quán)。其核心軟/硬件、產(chǎn)品和服務(wù)等都實(shí)現(xiàn)自主可控，基本上可保證不存在惡意后門并能不斷地對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)或修補(bǔ)漏洞 。

NE交換機(jī)讓網(wǎng)絡(luò)直接進(jìn)入控制層

技術(shù)黑馬改變未來工業(yè)

恩易通下一代新型以太網(wǎng)交換機(jī)的問世可謂互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)入工控通信領(lǐng)域的成功實(shí)踐。目前，NE交換機(jī)高速環(huán)網(wǎng)+總線服務(wù)器的整體解決方案已在冶金、化工、電力等工廠工業(yè)控制，以及軌道交通、船舶、新能源等領(lǐng)域獲得客戶的試用和首肯，成為企業(yè)轉(zhuǎn)型智能化的標(biāo)配。

對(duì)同步要求高、現(xiàn)場(chǎng)總線多的行業(yè)，這種新型工業(yè)交換機(jī)更可謂不二之選。以船舶為例，由于總線傳感器的線路多雜，目前船舶的網(wǎng)絡(luò)配置復(fù)雜耗時(shí)且穩(wěn)定性不盡理想，而采用NE交換機(jī)，其高速環(huán)網(wǎng)功能可靈活配置船頭船尾的眾多傳感線，既減輕了接線的麻煩而且增減靈活，其零自愈的高度冗余也保證了船舶通訊的高可靠性。

再比如地鐵車站通訊網(wǎng)絡(luò)，采用具有快速冗余恢復(fù)功能的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)已是行業(yè)共識(shí)。此外，地鐵運(yùn)營(yíng)者面臨著老線路的擴(kuò)容升級(jí)或新增線路的未來網(wǎng)絡(luò)升級(jí)建設(shè)問題。于是問題來了，傳統(tǒng)方案耗資高昂，簡(jiǎn)單地直接在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)加同款型設(shè)備擴(kuò)容嗎？但I(xiàn)P數(shù)據(jù)交換太多；老款型設(shè)備帶寬不夠，選擇新的高性能設(shè)備擴(kuò)容嗎？又不兼容。零丟包、高可靠、易擴(kuò)展、性價(jià)比高，NE系列交換機(jī)滿足了上述所有需求。

NE交換機(jī)實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)、總線資源的最大化

如圖所示：NE交換機(jī)可以虛擬出相同的mac地址，如圖2個(gè)虛擬mac1為同一設(shè)備，同理2個(gè)mac2也為同一設(shè)備，NE交換機(jī)會(huì)把相同的mac地址視為同一設(shè)備，即網(wǎng)絡(luò)的資源化-實(shí)現(xiàn)總線式的網(wǎng)絡(luò)。

如圖所示：NE6000視同一端口號(hào)為同一條總線，如圖2個(gè)端口3000為同一條總線，實(shí)現(xiàn)了總線資源。

總結(jié)：綜合網(wǎng)絡(luò)的資源化以及總線的資源化，可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、總線資源的最大化應(yīng)用，真正的實(shí)現(xiàn)了總線和網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)交換。

成立于2004年的恩易通，第一代GEPON 千兆無源光網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品已經(jīng)獲得5項(xiàng)國家專利，并在在煤炭等行業(yè)擁有良好的口碑。如今其研發(fā)的下一代工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，突破了現(xiàn)有工業(yè)交換機(jī)的技術(shù)瓶頸和應(yīng)用限制，一經(jīng)問世便吸引了眾多投資機(jī)構(gòu)的關(guān)注，更有國際和國內(nèi)的知名DCS廠商尋求合作，以在各種對(duì)通信穩(wěn)定性和速度要求苛刻的工廠自動(dòng)化場(chǎng)合應(yīng)用。

技術(shù)改變生活，當(dāng)我們用智能手機(jī)輕松暢享移動(dòng)生活，背后是思科、高通、蘋果等曾經(jīng)的技術(shù)黑馬一次次的顛覆性創(chuàng)新，而工業(yè)領(lǐng)域我們同樣期待著更多像恩易通零自愈以太網(wǎng)交換機(jī)這樣的產(chǎn)品讓生產(chǎn)更智能，讓運(yùn)營(yíng)更安全。

北京恩易通技術(shù)發(fā)展有限公司將于2016-6-20參加《2016年第十二屆中國北京國際工業(yè)自動(dòng)化展覽會(huì)》

展會(huì)的時(shí)間：2016年6月20日至22日

展會(huì)地址：北京中國國際展覽中心（三元橋館）

展臺(tái)位置：1號(hào)館1169展位

屆時(shí)我們熱烈歡迎各位領(lǐng)導(dǎo)蒞臨指導(dǎo)。

聯(lián)系我們：

公司地址：北京市海淀區(qū)農(nóng)大南路1號(hào)硅谷亮城2號(hào)樓B座510室

電話：010-82687355

傳真：010-62394077

網(wǎng)址：www.nenetsys.com