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万众一心,ODVA与您共话未来

来源:控制工程网2022.03.14阅读 4921

  又到了生龙活虎的一年,我们和ODVA主席及执行总裁Al Beydoun博士一起来聊聊ODVA过去一年虎虎生威的成就,在网络通讯协议方面突飞猛进的收获。ODVA作为EtherNet-APL的发起者之一,在中国大受欢迎,绝非浪得虚名,背后是其长期扎根于网络安全解决方案的智慧结晶。为工业4.0健康网络物理系统持续保驾护航,在未来互联网的世界始终传递安全解决方案,时时在线。

ODVA主席及执行总裁Al Beydoun博士

  革新创举,只为您的网络便捷一试
  Al Beydoun博士坦言,过去一年,ODVA一直在不断改进EtherNet/IPTM网络环境,以便在中国制造2025控制工程网版权所有,工业4.0,工业物联网等领域持续发挥安全和可操作性的价值。ODVA进一步拓展了EtherNet/IP应用,突破了一些机柜内资源受限的设备如接触器和按钮等细小部件。能够以最小的物理空间和最有限的硬件资源从设备远程获取诊断、预测和资产标识信息,为数字转换和减少计划外停机时间提供了有效保障。此外,作为确保边缘计算的重要环节,CIP SecurityTM 也得到了更新,以支持用户级认证,并根据用户和角色提供一个特定的信任域。

  同样受EtherNet/IP支持的TSN已在AGV、冶金、矿山、机床等领域遍地开花。因此,EtherNet/IP根据满足时间敏感的应用、网络设计的灵活性以及工业4.0、工业物联网的需求精准定位,实现了适当的网络分割。EtherNet/IP的设计优化是既可通过低级的操作,同时允许更复杂的消息传递到更高级别的网络,包括ERP系统和TCP云。随着IEC/IEEE 60802 TSN的加入,EtherNet/IP在未来将拥有别具一格的优势,它能够完全遵守IEC/IEEE 60802 TSN配置文件中概述的机制,以及IEEE 1588通过CIP Sync和CIP Motion实现的精确时间配置文件。CIP Sync作为一种现有的网络机制,用于分布式智能设备和系统之间的紧密实时同步至关重要。CIP Motion是目前针对多轴分布式运动控制的确定性网络解决方案。 
  Al Beydoun博士补充道,IEC/IEEE 60802 TSN将作为一个额外的控制层,与EtherNet/IP相融合,使得不同的网络类型得以共存,同时为此提供所有应用程序相同的服务。 

  除了这些耀眼的成绩之外,ODVA还与OPC基金会成立了一个联合工作组,开发共同工业协议(CIPTM)的OPC UA配套规范。ODVA和OPC基金会之间的合作将导致可靠、安全通信设备之间的一部分CIP-enabled工业控制系统(ICS)和其他OPC UA-enabled应用程序,允许CIP设备之间的通信和OPC UA设备以及云计算和企业级服务。
  值得一提的是,Ethernet-APL项目正如Al Beydoun博士所预判的那样顺利出炉。Ethernet-APL由单对以太网(IEEE 802.3g-2019, 10BASE-T1L)、本质安全(IEC 60079, 2-WISE:2-WISE定义了本质安全保护,包括无需计算就可验证本质安全的简单步骤。)和A型现场总线电缆(IEC 62158 -2,用于本质安全)组合而成。满足工艺行业对每主干长度达1000米的长距离电缆的需求,以及对所有危险区域和区域的本质安全保护。
  Al Beydoun博士强调,Ethernet-APL对电缆规范非常重视,因为终端用户可以通过重新使用现有已安装的A型现场总线电缆来降低成本,该电缆满足100欧姆的电阻标准,并具有正负20欧姆的公差。带屏蔽的A型双线电缆只需要一个螺丝刀,以确保连接和相关的制线工具。 
  Ethernet-APL作为一个物理层,可以支持EtherNet/IP、HART-IP、OPC UA、PROFINET或任何其他更高级的应用层网络协议。甚至可以传输用于监控流程操作(如燃烧和焚化)的视频摄像机流量。Ethernet-APL还允许终端用户访问标准安全和安全服务,如基于IEC 61508和ISA/IEC 62443构建的CIP security和CIP SafetyTM。  
  此外,Ethernet-APL允许以太网轻松地从现场仪器仪表扩展到工厂过程自动化系统,再扩展到更高级别的企业资源规划系统和云环境,从而减少网关。EtherNet/IP未来将成为在Ethernet-APL上运行的关键工业以太网通信网络之一,因为EtherNet/IP最初是基于IP技术为未来设计的,并被NAMUR规定为从现场级到更高系统级通信的最低约束要求之一。提供了令人信服的可行性操作,包括增强的远程调试、资产管理、控制、分析和诊断/预测。  
  APL项目团队还与半导体制造商合作,为Ethernet-APL提供10BASE-T1L物理所需的芯片。可将速度提高到10mbit/s,将调试时间从几分钟减少到几秒。总而言之,Ethernet-APL将使用单对以太网技术www.cechina.cn,帮助将关键信息从设备转移到云,以实现现代工业物联网和工业4.0解决方案的未来应用。

  智能集成,数据繁复皆以安全为俱
  现在越来越多的专业人士意识到只有数字智能集成才能实现真正的智能制造未来,通信协议的及时性和安全性也越来越受到重视。Al Beydoun博士认为,单对以太网使得访问以前的硬件连线设备中的复杂诊断程序成为可能,从而更容易地进行故障排除和预测分析,可以显著提高智能工厂的操作性能并降低成本。单对以太网将使EtherNet/IP同时用于受限和非受限设备,这将有助于推动数字化的进程。  
  显而易见,EtherNet/IP机柜内资源约束设备支持是一项重大的技术进步,它利用双以太网(IEEE Std 802.3 g-2019 10BASE-T1S)将以太网引入低级别机柜内设备。与现有的硬件连线设备相比,用于机柜内资源受限设备的EtherNet/IP将实现额外的诊断、资产信息和参数化功能、自动节点拓扑发现以及即插即用设备替换。 
  除了为柜内解决方案扩展EtherNet/IP之外,CIP Security现在还可以为资源受限的设备提供保护,包括设备身份验证、广泛的信任域、通过预共享密钥(Pre-Shared Keys, PSKs)的设备身份验证和设备完整性。此外,还可以通过网关或代理进行狭义信任域、用户身份验证和策略实施。  
  围绕智能制造的话题,当然离不开工业4.0的讨论。Al Beydoun博士表示,网络物理系统是工业4.0最有潜力的概念之一,它将有助于改变自动化中进行调试、操作和维护的方式。网络物理系统允许控制工程师在物理实施之前快速测试隐蔽的修复或修改,通过预诊帮助避免计划外停机,并通过增强现实维护指令减少维修时间。  
  在大型工厂和工厂中,因为设备和仪器库存的特殊管理,拥有一个网络物理系统意义非凡。此外,虚拟生产模型可以对新的生产线布局进行测试,在潜在瓶颈发生之前发现它们,从而优化整体设备效率(OEE)。最后,与工厂系统配置和制造商支持文档相结合的虚拟现实技术可以减少对新维修工人的培训要求。  
  EtherNet/IP为工业4.0做好了充分的准备,通过一个标准网络诊断装配对象,使关键设备诊断和网络健康可以轻松地用于网络物理系统,无论仪器类型或制造商。
  言及人人关注的网络安全控制工程网版权所有,Al Beydoun博士认为那正是ODVA的用武之地。CIP Security是EtherNet/IP的网络安全扩展,为设备提供最后一英里的安全相关要求和能力。启用了CIP安全的自我保护设备能够拒绝被更改的数据(完整性),拒绝由不受信任的人或不受信任的设备发送的消息(真实性),并拒绝请求不允许的操作的消息(授权)。CIP以EtherNet/IP设备的安全利用IETF标准的传输层安全(RFC 5246)和数据传输层安全(RFC 6347)协议,为EtherNet/IP流量提供安全的传输。TLS用于基于TCP的通信,如诊断和调测;DTLS用于基于 UDP的传输通信,如I/O数据。添加设备级安全是一种低成本的保护控制工程网版权所有,为关键运动控制设备提供最后一级的防御。ODVA意识到到每个CIP设备不需要为所有已定义的安全特性提供相同级别的支持,为此,CIP security定义了安全配置文件的概念。安全配置文件是一组定义良好的功能,方便设备互操作性和终端用户选择具有适当安全功能的设备。

  未来在哪里控制工程网版权所有,ODVA就在那里
  网络安全防范全球关注,美国也不例外。正在关注设备级安全解决方案,如CIP安全与工业物联网(IIoT)和工业4.0开放工厂到互联网。单对以太网是一个非常重要的趋势,它对离散自动化和过程自动化都产生了影响。通过单对以太网连接工厂自动化中资源受限的低级别设备,打开了来自接触器和按钮等设备数据的价值,实现了改进的诊断和预测,提高了工厂效率。Ethernet-APL在过程工业中处于单对以太网的领先地位,并承诺将以前只能通过4-20ma访问的设备连接到以太网。最后,网络安全产品(如CIP safety)继续进入工厂工程,越来越多的安全功能被添加到机器上,以保护工人并提高OEE。  
  当然,ODVA都会将这些宝贵信息和所有会员一一分享。疫情期间,ODVA通过视频,将现场培训课程转变为在线观看的模式,如ODVA的EtherNet/IP开发人员快速入门和CIP安全培训等,已经举办多次,全球参与度很高。ODVA也特别重视中国市场的发展,及时为客户提供各类咨询和测试服务,实验室的各类服务一应俱全。 
  最后,Al Beydoun博士透露,ODVA的成员目前正在参与IEC/IEEE 60802 TSN Profile for Industrial Automation联合项目,该项目将制定TSN的使用标准。预计于2022年末到2023年期间完成。ODVA发布EtherNet/IP增强功能以纳入TSN将与发布60802 TSN概要相协调,以确保一个稳定的标准。  

EtherNet/IP机柜内配置文件网段与路由器中的实际拓扑对象。

  展望未来,EtherNet/IP使用通用工业协议或CIP协议,在ISO/OSI模型的应用层进行设备和仪器之间的数据通信。这种通过CIP通信数据的方法,独立于传输、网络、数据链或物理层,可以使用不同的传输媒体。因此,EtherNet/IP可以跨铜、光纤不同材质的无线使用,为用户提供跨众多工业高度灵活的应用程序,包括自动化应用中5G的新机遇。
  可见,无论未来互联如何,ODVA始终相伴在侧,心相连形相连!(CEC/ 杨霞 撰写)
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