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西门子:从现场层到管理层的无缝全集成

作者:朱旭 CEC2012.06.29阅读 8185

        以太网技术在工业控制网络中的应用普及并不是什么新闻了,但当前工业网络协议众多控制工程网版权所有,如果说要用一种工业以太网协议代替绝大多数工业网络协议,甚至是所有的工业网络协议,从而实现单一化的工业网络通讯平台,这仍将引起大家的广泛关注。据美国CE报道,PINA(Profinet International North American)预测:工业以太网,尤其是Profibus/Profinet网络将取代现有车间现场层绝大多数的控制网络,甚至是所有其他网络。这一削减工业企业控制网络通讯协议数量的推动者以西门子和GE智能平台为代表。据西门子(中国)有限公司工业业务领域工业自动化集团传感器与通讯部总经理钱晓仑介绍,在中国,这种推进工作也正在持续地展开。
        一网到底
        自上世纪80年代出现HART为代表的工业通讯技术前后,各个厂商纷纷推出自定义标准的工业通讯协议。因此,工业通讯网络组网技术、网络间通讯技术也日趋繁琐复杂。随着技术的演进,用户对网络开放性和兼容性要求的提高,在工业现场层逐渐形成Profibus和FF(基金会现场总线)两大现场总线阵营。近年来,而随着控制网络规模的膨胀,网络内部、网络与网络通讯数据量的爆发性增长,作为解决之道的以太网技术(Ethernet)迅速在工业自动化网络中得到推广应用,西门子Profinet就是其中的主流代表之一。而业界也开始从理念层面和技术层面,深入探讨采用单一网络通讯技术打通管理层、控制层、现场层的所有工业网络环节,实现“一网到底”的可行性了。“无论是谁,从用户的实用角度出发控制工程网版权所有,最终目标都是要实现所谓‘一网到底’的。” 钱晓仑说,“实现‘一网到底’,就可以做到技术整合,为用户提供更高性能、更便捷的工业网络通讯环境。而显然,一种网络能从上至下的解决所有问题,任何用户就都没有必要再做出基于另一种协议技术组网的选择了。”
        如果目标是“一网到底”,那为什么只会是工业以太网呢?钱晓仑认为:选择除了会基于相关协议性能可达指标的考虑之外,用户一定更倾向于自身比较熟悉的、技术成熟、表现稳定的协议。工业以太网协议,如Profinet,兼具开放性和通用性,可以达到用户的各种实用要求。其网络稳定性已经在实践中得到了充分地证明。所以,“一网到底”的“一网”选择只会是工业以太网。
        实际情况也正如钱晓仑所述,西门子的全球业务统计报告显示,在工业领域广泛采用Profinet/Profibus控制网络的业务呈持续高速增长之势。来自西门子的统计数据显示:目前全球范围工业用户已拥有430万个Profinet节点,与之无缝连接的现场总线Profibus节点更是达到惊人的4千万个。数据说明此项网络通讯技术的成功。“Profinet/Profibus的成功并非仅仅是单一用户的成功,而是一个个行业性的成功。在中国,就有行业如冶金、风电、烟草、煤矿、电力和轨道交通等,因此项工业网络通讯技术而受益。”钱晓仑说道。由于实施数量形成规模优势,由此带动行业因技术升级产生普遍性收益的结果自然在情理之中。


从现场层到管理层的无缝全集成

        万兆交换
        为了实现打通顶端管理层到底端现场层的全集成网络通路,将工厂网络延伸到办公室网络中去,西门子于2012年4月9日,在北京发布的面向高端应用的SCALANCE X500万兆工业以太网交换机系列产品。SCALANCE X500交换机系列的发布标志着西门子工业通讯扩大了工业以太网交换机的选择www.cechina.cn,该系列尤其适用于配置大型自动化网络并可连接到办公IT网络系统。
        产品参数显示,SCALANCE X500是当前高性能工业交换机的顶级体现。无论是视频数据、语音数据和各种控制信号,都可以在单条网络通路中传输。万兆级的带宽为企业未来的应用需求预留了足够的成长空间。而对于企业骨干网采用工业以太网交换机而非传统商业级网络交换机的理由,西门子(中国)有限公司工业通讯部门经理Sporbert Michael的解释是:“西门子先前也权衡过通过采购传统商业级网络设备提供商的产品,为企业用户打造全集成自动化解决方案的设想。但IT网络的稳定性要求级别和工业级通讯的要求相比,仍有所差距。如果企业集团需要运行非常关键性的业务,而且一旦出现状况,每秒都会遭受巨额经济损失的情况下,我们考虑工业级的网络解决方案就显得更为合适了。不了解如何整合工业自动化网络是当前IT厂商普遍存在的弱点,如果企业骨干网有并行的工业级和商业级应用时,稳定性保障应符合更高级别的工业级要求。SCALANCE X500从研发到问世历经多年,在提升产品稳定性、可靠性方面做了很多工作。另外,西门子对自身已退市产品的配件的供应支持服务通常仍可达十年,这是任何一家专注商业领域解决方案的IT厂商很难做到的。这也是对系统全生命周期提供持续稳定性保障的重要措施之一。”
        更多的无线
        除了将工业网络延申至企业办公网络,当今另一个工业通讯热点就在于无线。由于旧系统升级换代,工业控制网络系统建设多面临已有环境难于改造,无法实施令人满意的网络升级解决方案,无线通讯技术的需求逐渐突显出来。而且设备增加了更多的移动性,同样需要越来越多的工业无线通讯解决方案。与SCALANCE X500同期发布的西门子另一款重量级无线通讯产品系列SCALANCE W11n正是西门子工业无线当前高端应用的典型产品。它是一款符合WLAN(无线局域网)IEEE 802.11n标准且兼容多行业的无线通信产品,该系列产品通过使用带有三个天线接口的MIMO(多输入多输出)技术,数据传输速率可创纪录的高达450 Mbps。
        随着工厂自动化领域的无线应用得到越来越多的肯定,但即便在欧美国家,流程工业的无线应用也起步较晚,近5年来才开始流行起来。考虑到无线的数据传输速率需要也日趋增长www.cechina.cn,用户对通讯稳定性的需求非常严格,而流程工业领域对通讯稳定、安全防爆等有更多要求,工业无线在应用端的挑战仍然不少。然而,钱晓仑对此诸多挑战仍态度乐观。他认为,采用SCALANCE 无线产品,和适当的现场仪表wireless HART方案组合,完全可以应对目前流程行业无线应用的所有挑战了。
        全速推进
        随着工业以太网络在工业领域的迅速推广,在开放型的网络中做到设备互联,随后基于云计算的管理控制平台将是发展的必然。我们从西门子的全集成自动化理念(Totally Integrated Automation, TIA)中也可看到此种端倪。对此,钱晓仑认为:“西门子TIA是一种理念。而随着产品技术的演进,西门子对此自动化理念的解读会有所更新、创新。如果从产品线上讲,西门子能全部依靠自身产品线做到全集成自动化理念所涉及到的方方面面,这在目前全球范围内,找到如此产品覆盖规模的第二个企业并不容易。”


西门子(中国)有限公司工业业务领域工业自动化集团传感器与通讯部门总经理  钱晓仑

        显然,基于云平台的全集成自动化实现对所有相关设备的管控,从理想化的角度考虑,如果涉及到的设备和网络更多地由一家自动化提供商所主导,其系统稳定性的风险以及产品兼容性的风险很可能会低于平均水平。这就是西门子提供全方位自动化产品线和其可一网到底的Profinet/Profibus通讯网络的优势所在吧。
        据海外2012年3月16日的消息称,西门子收购罗杰康(RuggedCom)已得到最终确认。而这条消息在2012年4月9日西门子在北京的产品发布会上,也得到了来自西门子中国的官方正式回应。钱晓仑指出,对于罗杰康的收购,可以说是西门子和罗杰康的强强联合。 “近年来,工业交换机的专业提供商罗杰康的年复合增长率很高,而从市场占有率和市场差异化分析上看,西门子和罗杰康在工业通讯领域的成功可以被视为大范围的成功、和小范围深度市场的成功。罗杰康在一些应用条件苛刻的优势得到了西门子的肯定。而通过收购,两家在全球工业以太网交换机市场份额领先的厂商可以快速实现市场占有率上的强大优势控制工程网版权所有,并因产品市场定位有很大的互补性,强强联合的效果可在短期内就得到体现。”钱晓仑如此一加一可大于二的观点显示出:西门子对此溢价并购(具体收购价格为3.81亿加元现金)的未来发展抱持乐观态度。而这对于西门子以全集成网络实践从现场层到管理层自动化的无缝全集成的愿景,无疑又是一次重要的提速。
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