你们现有的工业网络设施,是否做好了准备,来迎接现在或未来以太网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,工厂里使用的以太网和办公室使用的以太网并不一样。
将以太网集成到自动控制中,可以从最底层开始,延伸至用于控制器之间网络连接的过程控制层,最后到达用于SCADA和报告功能的企业网络层。以太网可以是完成生产过程业务的唯一网络。
在部署工业以太网时,工厂工程师和IT部门应该利用专门设计和建造的以太网解决方案,来连接从最终用户的IT设施到工厂车间设备的各种应用。
2013年11月,CONTROL ENGINEERING进行了一项关于以太网的调查,并从200份回复意见中选出了最常使用的以太网协议,上表列出了各个网络协议的主管机构及其网址。
工业网络的需求评估和布线建议
工业网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。做好工业网络的评估工作,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Andy Banathy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,“网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,以及缺少对于网络安全的关注。
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;网络设备位居其次,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。而且由于网络设备更新比较快,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。
评估网络需求
评估一般从基础开始。通过下面4个步骤,完成对物理网络的评估:
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.然后考虑网络通信量、通讯类型(如数据、视频、控制信号、网络语音)、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,在网络可用性方面达成一致。网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0-5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
工业网络实施,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。网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个关于网络布线的问题
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.是否可以使用无线网络?
6.如何实现控制网络接入?
7.对停机时间的容忍度是多少?
8.如何为将来做规划?