大数据分析走向了边缘

2019年11月IEEE 802.3 g标准的批准标志着工厂运营商引入了一种全新的、截然不同的方式来连接网络边缘的设备，将其从基于传统4-20mA和HART通信接口的基础设施的限制中解放出来。

802.3 g标准，也称为10BASE-T1L，是一种工业以太网网络协议。它提供了一种方法，可以打破在工厂或工艺工厂执行一线服务的基本操作设备(传感器和阀门、执行器和控制开关)与企业数据之间的障碍，从而实现新的“智能工厂”的智能化。

10BASE-T1L网络看起来将成为工厂运营向数据和分析驱动方法转变的重要推动因素。

随着工业4.0的实现在每个现代工厂运作中得到确立。其核心是希望从“大数据”的开发中获利。新的分析软件已经开始改变工业运行和维护工厂设备和场所的方式。当分析发现明显不同的数据集中的模式时，分析的见解通常是最深刻的。

可以从工厂设备中可靠地捕获的数据越多，数据类型越多，软件就有更多机会支持状态监测和预测性维护等高级功能。4-20mA和HART接口的低数据带宽，以及将它们集成到企业计算基础设施中的有限范围，传统上阻碍了对这些遗留端点应用分析的努力。它还限制了可以提供给终端的电量，以及远程管理设备操作的范围。

10BASE-T1L连接有望将数据带来的生产力和效率效益扩展到工厂和加工厂最偏远的角落，在这些角落，传感器和其他终端的运行超出了企业网络的覆盖范围。

今天安装10BASE-T1L设备的理由是基于802.3 g标准中提供的一组功能。10BASE-T1L连接提供:

• 在长达1km的电缆上，最大数据速率为10Mbits/sec。
• 在0区本质安全应用中，终端功率高达500mw，能够比4-20 mA或HART系统支持的更广泛、更复杂的终端运行。它还可以为非本质安全应用提供高达60w的功率，这取决于电缆。
• 可重复使用现有的单双绞线电缆。
• 丰富的设备管理选项，包括从连接的设备提供诊断数据，并为其提供软件更新。
• 每个节点的互联网协议(IP)地址，将物联网(IoT)功能扩展到工厂网络边缘。IP地址不仅可以实现对节点的监控，还可以实现对节点的远程管理。
• 与企业网络基础设施集成。

从硬件的角度来看，10BASE-T1L设备的实现通常很简单，因为其通信的物理介质是单双绞线。这甚至可能与已经承载4到20mA或HART通信的线路相同。802.3 g标准还支持在危险(防爆)环境中安装。

10BASE-T1L的早期实现很可能是混合设备，它既支持传统接口(如4-20mA)，也支持新的工业以太网协议。

取得成功

• 我计划从传感器和其他端点获得的数据中获得哪些类型的见解?
• 如何将数据集成到企业级控制系统中?
• 来自端点的数据格式是否兼容，或者是否需要转换?
• 来自数据分析的见解将如何导致流程或系统的改进?

第二个关键问题是安全问题。一旦端点通过10BASE-T1L网络连接，威胁的性质就会发生巨大变化。在此之前，当通过4-20mA连接时，端点可能被“黑客”的唯一方式是通过对设备本身或连接到设备的电线的物理干扰。4-20mA的连接不受网络传播的威胁。

802.3 g标准提供的连通性(包括每个节点的IP地址)使每个端点都容易受到通过企业网络的远程攻击。一旦工厂安装了10BASE-T1L，隔离4-20mA或HART端点与网络的固有物理防火墙就会消失。

这意味着个别节点和网络基础设施本身必须通过实施软件技术来确保安全，例如:

• 通过加密的设备id对设备进行安全身份验证。
• 数据传输加密。
• 用于阻止外部实体访问安全设备的防火墙。

学习经验教训

随着802.3 g标准的批准，10base - t1l兼容组件和设备的开发正在加速。ADI公司一直在与工业设备制造商合作，以确保他们能够遵循他们的路线图，推出支持10BASE-T1L网络的系统。业界预计，提供10BASE-T1L功能的产品将于2021年年中上市。

10BASE-T1L组件的快速发展使工业设备制造商能够开始开发新的工业以太网产品。在支持标准开发过程的工业公司联盟的支持下，10BASE-T1L技术有望取代4-20mA和HART接口，并加速工业4.0的采用。

布伦丹·奥多德他是adi公司工业自动化部总经理。本文最初发表于欧洲控制工程网站．由Keagan Gay编辑，他是CFE media的数字媒体和制作协调员，kgay@cfemedia.com．

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