使用以太网之前，请评估网络在工厂的覆盖情况
发布时间：2011-07-21 作者：Rick Griffin，Molex公司
工业分析人士指出，企业级工业通信网络的覆盖范围正随着重要商业活动的增加而变得越来越广阔。这些活动需要对运行时间和产量实行优化，对产品质量、工作速度、效率、客户服务方面提出要求。全球化竞争导致了企业利润率下降，于是许多企业本着精简操作流程、增加产量、降低总成本的目的，开始尝试对网络进行整合。
Molex 磁性模块化插口实现了线绕部件（磁性元件）与标准RJ-45插口的集成。集成的磁性元件、电阻以及电容能够滤除共模噪声、保护物理层芯片、隔离直流信号并提供模式转换。图中的Molex HyperJack 1000 PoE+ PSE集成连接模块提供了2 x6个接口，不带有LED。它的传输速率达到了5类标准，并且支持以太网供电（PoE）。
目前，许多公司正寄希望于通过以太网实现生产与商业运作的融合，从而提升企业竞争力。这与若干年前，大家纷纷采用工业网络实现机器控制的场景何其相似。
网络融合
所谓网络融合，其实就是对线缆、连接器、控制器、开关以及其他组件进行整合，并且采用能够在商业功能和工业功能之间传递数据的软件接口。网络融合带来的好处很大程度上体现在网络配置及其特殊的战略意义上，这是一家公司下决心对网络进行整合之前必须充分考虑的。一台底层控制器能够通过几种开放或私有协议中的一种与安装在机器上的某台设备进行通信。当前的趋势是把以太网作为一种连接协议与原有协议进行连接，当然也可以将以太网延伸到机器设备上。
如果有良好的架构以及工业级的设备作保证，那么以太网融合所带来的优势将会体现在以下几方面：
·提高企业内部商业运作的智能化程度
·提升数据的传输速度，实现信息流的提速
·改善能源利用效率以及资源管理水平
·改善设备性能
·协调监督和控制，实现生产优化
以太网融合具有充分的可靠性、安全性，而且整合过程简单，迎合了实时数据传输的要求。于是，在一个企业级技术平台上实现各种操作的趋势正呈现出稳步发展的趋势，尤其是在那些大型企业里。
技术与工业生产是否步伐一致？
在过去，设备性能和生产规范被认为只能在车间层面发挥作用，但现在它们正被广泛认可为具有重要战略意义的商业工具，能够帮助降低花费以及优化工作时间。技术进步起到了带头作用，新的网络工具提供了前所未有的规模、功能和选择余地，允许我们将机械流程、控制系统和工厂范围内的信息紧紧联系在一起。
然而，技术和工业生产的发展步伐很少能保持一致。尽管分析人士一直鼓吹工业生产将朝着商业工业网络融合的方向转变，然而事实却是这种转变正按部就班地进行着——显得非常理性。在经济增速缓慢的情况下，这种趋势不会快速而明显地呈现。
但有一点是确定的，车间级的私有网络正逐步被目前最典型的标准所取代：采用传输控制协议/因特网互联协议（TCP/IP）以及标准以太网架构的通信协议。
工业以太网的传输介质可以是双绞线、光纤、无线网络，在未来还可能通过电力线传输（以太网供电）。常见的工业以太网协议包括了EtherNet/IP、Profinet以及其他符合规范的开放体系。这些协议必须经过大量自动化应用的检验，既需要满足实时性的要求，又需要在一套网络中具备多个信道。
TCP/IP的目的是为了让计算机通过网络形成资源共享。它是一种广泛应用于办公室场合的网络标准，实现网络和计算机之间的通信。多台计算机能够根据TCP/IP以及其他协议在同一网段访问Internet。TCP/IP为商业网络内快速准确的文件传输以及用户间通信提供了便利。如果车间级信息传输也采用以太网和TCP/IP，那么它完全有条件与普通的商业网络和办公室网络实现整合。
车间级、企业级信息需要区分对待
许多情况下，工业网络与办公室网络存在区别。在车间，过程控制和自动化对数据传输的实时性有严格的要求。以太网除了具有速度优势之外，在传输距离方面也有优势，而且即使连接了大量设备也不会导致性能下降，这在一些早期的网络中很难实现。
以太网被认为是未来的主流通信技术，相关技术将持续得到改进和增强。如今，以太网的配置吸取了以往的经验教训。网络的架构、安全性、数据管理在设计时必须经过反复斟酌，既要保证当前的工作效率又要为未来的扩展提供便利。
另外一个需要被打消的错误观点是：开放性等价于完全的互操作性。事实上，尽管100Mbps的以太网芯片是统一的，但是协议在实际使用中存在不兼容性是一个不争的事实。所有打着以太网I/O旗号的产品并不一定采用了相同的协议栈。互操作性是一项重要的因素，需要经过认真的评估。
获取正确的信息
车间级控制器，如PLC、PAC和PC，能够对机器和设备的数据采集实施控制。正确的网络架构能够将商业管理和车间级PLC有效地连接在一起，从而将触角伸向设备层面。
然而，无处不在的数据透明性是一把双刃剑。网络融合能否成功关键在于滤波和数据选择。各种类型的管理面板以及智能化商业分析软件能够聚焦到那些关键问题以及高层作决策时所需要的数据上。
信息流是否需要提速？
机器之间的通信需要足够的带宽来保证实时性，不允许出现我们浏览网页或者向网络打印机传输文件时所遇到的延时。但是，速度快慢总是相对而言的。随着技术的高速发展，工业上所能实现的网络传输速度能够达到每秒十亿比特的量级，这意味着我们能够以更快的速度传输更多的数据。
虽然具有高度实时性的数据流能够促进协作性和工作效率，但是单纯数据传输速率的提升并不一定能够提高流程的运转速度。只有当流程与网络组件步调一致时，高速数据传输的价值才能充分显现。
一般情况下，只有那些超高速生产操作，包括运动控制和精密自动化，才需要大量的带宽用于高精度图像和复杂算法的传输。最简单的以太网（10-100Mbps）应用在大多数生产流程中已显得绰绰有余了。当今世界，虽然每家工厂都会追求更高的效率，但是他们应该将重点放在产量上而非速度上。对于任何一家制造商而言，在设计网络架构时，应当协调好网络速度与产量之间的关系。
关注以下问题
车间内的原始实时数据往往不会被送达管理层，当然在许多情况下也没有必要这么做。在过去，企业文化往往是将生产和管理分别看待，两者面对着独立的环境和对象。经过企业级的网络整合后，制造商获得的最大好处就是能够进行实时数据浏览，显示面板还能够提供诊断、质量控制、客户服务、制定高效生产计划等智能功能。
Molex能够提供符合IP20、IP67规范的推挽式连接件、符合IP67规范的混合插头及相关插口。以太网的应用范围从办公室拓展到工厂时，需要用到防护性更好、达到5类等级的RJ-45连接器。Molex宣称，他们的IP20数据插头是市面上最小巧的RJ-45以太网连接器。它也是目前唯一一款能够连接22组符合AWG规范的线缆、并且支持隔离连接技术的连接器。
以太网可以将大量数据打包进行传输，从而成为了故障诊断和监控方面的理想工具。随着工厂监控及诊断技术的精进，数据传输速率需要相应提升，从而提高监控及诊断的速度。
标准以太网被广泛认为是公开而且廉价的。理论上说，这一观点是正确的。然后，工业以太网设备由于是使用在工厂环境下的，因此必须针对严苛的环境而设计。它们必须能够经受极端高温、湿度以及超强振动的考验。由于工业级设备的制造较为严格，因此它们的初始成本相对较高。然而，考虑到它们能够在相对较长的时期内保证可靠性，因此企业所有者的总投入其实是降低了。
以太网的应用范围从办公室拓展到工厂时，一方面需要用到RJ-45连接器，另一方面需要提升防护等级，至少需要达到超5类等级（传输速率为100Mbit/s）。新的M12环形连接器正广泛应用于采用D型配置的场合，尤其是在EtherNet/IP、Profinet和EtherCAT中。无线技术的特点是覆盖面积广泛，适用于布线困难的工业环境下。在化工厂里，无线通信正变得越来越普遍。一些新的设备采用了小型太阳能电池板供电。以太网从新的无线技术中受益匪浅。
许多公司倾向于在在严苛的工业环境下采用光纤。光纤与铜质电缆相比具有更高的传输速率、更大的带宽，更远的传输距离以及更强的抗噪能力。虽然采用光纤容易带来较高的成本以及与原有系统兼容性方面的问题，但是随着未来越来越多的企业投身于企业级网络融合，在工业应用中采用光纤对于保证车间级数据传输的完整性十分重要。（翻译：翁思建）
工业以太网协议软件
Molex是一家工业以太网协议软件提供商。他们能够提供：
·Profinet IO控制器协议栈，用户在不需要设计新硬件的情况下就能够实现一台IO控制器。
·Profinet IO设备协议栈，能够运行在Profinet硬件上。Molex表示，他们取得了Profinet的认证。
·EtherNet/IP Scanner & Adapter SDK（软件开发套件）：BradCommunications EtherNet/IP软件协议栈允许
·三方用户在各种EtherNet/IP的硬件平台上实现扫描器和适配器功能。
·EtherNet/IP Adapter-only SDK：BradCommunications EtherNet/IP软件协议栈允许第三方用户在各种EtherNet/IP的硬件平台上实现适配器功能。（翻译：翁思建）