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工业以太网:以平民姿态走入工控业的新贵

陆伯德谈工业以太网在中国市场的推广发展之道

发布日期:2011-12-16 浏览次数:48162 来源:《PLC&FA》
 
  在工业以太网还没有来到之前,工控行业依然处于依靠串口连接和短距离监控来进行工业制造,而工业以太网的来到彻底改变了工业制造和经营模式,它让再多的设备都可以实现通信、互联、互操作,不再有信息盲点和孤岛;它让再远的制造现场都可以实现实时的监控与管理……工业以太网已冲过重重技术关卡如潮水一般的涌来,促使现代工业制造实现“E网到底”已是大势所趋。但是对于更多的中国制造企业来说,它是一位更高级的技术和更陌生的工业控制新贵,在中国制造面临转型升级的当口,我们如何认识工业以太网,如何更卓有成效的利用工业以太网?相信通过对施耐德电气工业事业部控制和架构产品市场部经理陆伯德先生的访谈,让我们明白工业以太网技术正在以“新贵”的控制技术和“平民”姿态走入每一个面临转型升级的企业中!

新型经济体将是以太网的主要市场
  《PLC&FA》:工业以太网为现代化制造提供了无限的便利,请您谈谈在现代化制造背景下的工业以太网在国际上的发展现状和在中国的发展状况及前景。
  陆伯德:随着工业控制规模的不断增大,快速、实时的工业网络通信成为现代化制造发展的必经之路。工业以太网在多年来的推广应用中,通过不断解决通讯技术,总线供电技术,远距离传输技术,增强网络安全、可靠性等关键技术,它现在已经可以从信息层、控制层一直延伸到现场设备控制层,能够实现快速实时的工业网络通信控制,为现代工业制造实现真正意义上的“E网到底”奠定了良好的基础。工业以太网已经被业内认为是未来控制网络的最佳解决方案,也是当前现场总线中的主流技术。
  经过十多年的发展,从工业以太网的已装机节点数来看,由于现场总线技术在成熟经济体的工业制造中使用已经相当普遍,欧美发达国家固然占据了大部分的份额,但是随着经济的全球化和制造业向新型经济体的大量转移,未来工业以太网的新增节点数将主要来自新型经济体国家。
  在中国经过近十年的以太网市场培育和普及推广,现在从技术、成本、应用等方面已经没有太多的发展障碍,例如在水泥、水/污水、交通、市政、汽车、烟草、物流、电力石化等行业已经有许多成功的应用;再加上中国传统制造业正走在转型升级的进程中,客户会更加关注精益生产、效率和质量的持续提升、成本的不断降低、快速应对市场的变革以及企业的生产过程可视化等绩效目标,基于开放技术和成本优势的工业以太网将构筑一条在工厂里的数据高速公路,对于实现卓越制造非常重要。所以我认为工业以太网在中国的未来将会呈现高速发展的态势。施耐德电气对未来中国市场充满信心,在中国现代工业制造中,我们不仅能实现“E网到底”,也开始实现“Ethernet Inside”,我们未来发布的以太网平台就是这两种技术的结合。

客户收益是以太网发展的高地
  《PLC&FA》:工业以太网架构以软件与硬件的组合为基础,在工业应用领域以快速反映处理传输信息为主要任务的以太网,对软硬件的可靠性与稳定性有着较高的要求。在以太网应用的软硬件产品方面对于产品本身要做哪些选择思考?评价工业以太网架构优劣的参考点是什么?优秀的工业以太网架构在现代化制造中将给客户带来哪些优势?
  陆伯德:在以太网应用的软硬件产品选择本身方面,首先要考虑产品工作环境方面的要求,包括环境温度、EMC电磁干扰情况、防护等级、安装方式和电源要求等。其次,要考虑网络交换机的选择:是否需要选择工业交换机?选择网络管理型还是非网络管理型工业交换机?第三,相关设备的供应商是否有一套整体的解决方案支持以太网架构,这其中包括控制系统、网络交换机、上位监控系统和管理数据库系统以及IO层的控制设备等。
  经过这一系列的有针对性的选择,其结果是对整个系统的设计、采购和最终的运行维护提供更多的便利性和质量保证。
  关于评价工业以太网架构优劣的参考点,我认为主要有以下几点:
  首先是网络的确定性和实时性。工业控制网络不同于普通数据网络的最大特点在于它必须满足控制作用对实时性的要求,即信号传输要足够快和信号的确定性,所以工业以太网架构解决方案的重点问题是网络的确定性和实时性。比如Modicom Quantum以太网IO解决方案,通过支持RSTP(快速树生成协议)等协议,从而保证了数据的实时传输和整体系统的确定性。
  其次是网络的可靠性和可维护性。由于工业现场的机械、气候、尘埃等条件非常恶劣,在工厂环境中,工业网络必须具备良好的可靠性、可恢复性及可维护性。例如施耐德电气推出的带保护涂层的加固性PLC控制器和工业以太网交换机,特别面向恶劣工业控制环境对设备高可靠性和可维护性的要求。
  第三,工业系统的网络安全是工业以太网应用必须考虑的另一个重要问题。工业以太网可以将企业传统的三层网络系统合成一体,使数据的传输速率更快,实时性更高,并可与Internet无缝集成,实现数据的共享,提高工厂的运作效率。但同时也引入了一系列的网络安全问题,如工业网络可能会受到包括病毒感染、非法操作等网络安全威胁。一般情况下,可以采用网关或防火墙等对工业网络与外部网络进行隔离,还可以通过权限控制、数据加密等多种安全机制加强网络的安全管理。
  工业以太网架构本身的特性决定了它能给客户带来更多的收益。工业以太网的标准性,减少了员工学习和培训的时间,提高了工程实施效率,节约了设计成本;以太网的开放和灵活性,便于和第三方设备互连,有效减少了通讯设备成本;以太网的可持续性和可扩展性,为设备未来升级改造提供了极大的便利性;以太网的透明性,可以实现网络设备的互访和交换,避免信息孤岛……总之,工业以太网作为未来工业控制的主流技术已是大势所趋。

以太网的竞争焦点依然是技术与方案的高性价比
  《PLC&FA》:随着工业以太网快速的发展,以EtherNet/IP、Modbus TCP、Profinet、CC-Link IE以及过程制造无线网络标准ISA100.11a、WirelessHART等十多种标准,并呈不断上升趋势,同时每一个协议标准的背后都有着不同的品牌技术在支持,对于这种多种协议并存的市场发展现状给工业以太网产品技术的发展带来哪些喜与忧?不同以太网标准之间是如何实现有效竞争的?有没有可能最后统一为一种以太网协议标准存在?
  陆伯德:工业以太网技术的发展,新的产品和新的技术在工业场合得到真正的应用,给客户带来了新的收益,这是以太网技术在工业控制应用场合的一场革命。但由于每个协议标准后面都有不同品牌技术的支持,每个品牌背后的厂家都会不遗余力地去推广自己的协议和研发的相关产品……在商业环境下,厂商的利益之争在所难免。从目前来看,大家统一到一种以太网协议的可能性比较小,但我们要看到,这比传统的现场总线技术进步很多,这里的每一种工业以太网协议都是基于TCP/IP,这已经给每个厂家和客户提供了一个共享和公用的平台。同时,目前ODVA组织所推广的Ethernet/IP协议,目前已有Schneider Electric、Rockwell automation、Omron、Cisco等全球知名厂家所支持和推广,全球有超过150家厂商已经加入到这个组织,各个厂家之间已经在合作和沟通。这种背景下,Ethernet/IP和Modbus TCP这两种以太网技术目前在以太网的节点数中已经占有超过50%的市场份额,而且每年以超过30%的速度在增长。在群雄逐鹿的以太网技术竞争市场,施耐德电气既能提供支持ModbusTCP协议,又能支持EthernetIP协议,也是目前全球唯一一家同时支持这两种协议的厂家。这也是施耐德电气在这场竞争中的杀手锏。
  《PLC&FA》:在同一以太网标准下,不同品牌的同类产品将如何实现产品技术和服务的差异化竞争?
  陆伯德:这对于不同品牌的厂家来说,大家都认识到工业以太网是未来现场总线的发展方向和趋势。每个厂商都会各尽所能地在以太网相关的产品、解决方案以及相关服务等方面的优势充分参与市场竞争。关于如何进行差异化竞争,在此以施耐德电气自动化为例,施耐德电气是全球唯一一家同时支持Modbus TCP和Ethernet/IP协议的厂商,我们在2011年给大家带来是的Quantum以太网IO架构解决方案的V1.0版,它是PlantStruxure协同自动化控制系统的核心控制平台的组成部分。 该解决方案以Quantum PLC产品为中心,将Ethernet作为主干,并将Quantum本地机架连接到远程I/O子站。2012年我们将发布Quantum以太网IO架构的V1.5版,将会给我们的用户更多的IO选择(采用全新设计,更加紧凑、可靠,高性价比)。同时随着我们全新PSx系统软件的推出,我们的以太网架构解决方案将会更加充实和完善。
  《PLC&FA》:当前中国工业制造企业的发展水平可以用两极来区分,但是在不同程度上都有应用工业以太网的需求,那么在低端市场如何为客户提供更加具有高性价比的以太网服务,您的看法是什么?
  陆伯德:目前中国工业以太网中低端市场需求背后是一个庞大的客户群体,这部分客户一方面对产品和方案的稳定性和可靠性要求很高,另一方面,其低端应用的特殊性,对价格要求则更高。施耐德电气针对这样的客户,一是专门开发出了具有针对性的高性价比以太网解决方案;二是在2011年推出经济型交换机,它同样支持多种以太网通讯协议,但价格适应于低端市场;三是在2012年会发布Quantum以太网架构解决方案的V1.5版,同时,我们会有中端热备处理器发布,对于低端用户来说,通过中端热备处理器和中端IO组成的控制系统,带来的是系统的稳定性和低成本。
  在中国工业企业进行转型升级进程中,我相信致力于为他们提供经济适用的高性价比解决方案和产品是我们自动化设备制造商在中国快速发展的最好出路!
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