满足工业4.0的要求

自2011年汉诺威工业博览会首次讨论工业4.0以来，所有进步的公司，包括最终用户和供应商，都在寻求与之保持一致。

工业4.0一词源于德国政府实施的一项促进制造业电脑化的高科技战略。这不仅仅是机器之间的通信——多年来机器对机器(M2M)通信一直是这样。也不是说你的冰箱可以为你订购牛奶(尽管这在未来可能成为冰箱的一部分)。这也不仅仅是工厂自己运转的问题:自上世纪80年代以来，“熄灯”制造业一直是一个讨论的话题。

相反，它是“信息物理”系统(计算元素合并到物理系统中并控制物理系统)与物联网(IoT)的工业子集的结合，工业物联网(IIoT)是智能工业产品、流程和服务通过全球网络相互通信并与人通信的地方。

但是，为什么工业4.0与我们过去所谈论的有所不同呢?CC-Link合作伙伴协会(CLPA)欧洲总经理约翰·布劳伊特(John Browett)认为，工业4.0的关键区别在于以太网，反过来，基于互联网的技术为所有事物提供连接，以便与其他事物进行通信。“过去也有人尝试过这种方法，但通常这些尝试都在某个地方停止了，因为不兼容性将一个项目划分为孤岛或孤岛，这是由于所使用的网络和技术。”

让工业4.0成为现实

随着工业4.0成为现实，人们第一次可以将几乎任何设备(假设它有以太网端口)与几乎任何其他设备连接起来，无论它在哪里或它是什么。对于制造业来说，这意味着许多多年来一直在讨论的科幻场景可能最终会成为现实。

一个很好的类比是汽车，它是一个轮子上的网络——多个网络物理部件(发动机、变速器、仪表盘、指示灯等)都由软件控制，相互通信和合作。就像汽车制造商正在考虑让整个城市的汽车合作(想想物联网)来减少拥堵和污染一样，工业4.0将允许生产机器提供更多的透明度，并在更高的程度上相互合作。这可能最终导致智能工厂能够自主生产转换，重新分配生产设备，甚至可能随着需求的增加扩大产能。推而广之，这也将在更大程度上引入互联网以及与供应商和客户的协作。

虽然这其中有些可能还需要一段时间，但有一点是明确的，如果没有一个能够在所有需要信息的地方之间实时传输信息的网络，这一切都不会发生。以太网是这一基础设施的基础，能够提供必要的性能将需要比目前常见的技术性能更好的技术。CLPA及其成员公司认为CC-Link IE可以在这方面提供帮助。

工业网络市场已经确定，需要连接到工业以太网和传统现场总线。HMS工业网络的产品营销经理Christian Bergdahl说:“今天，我们估计全球网络市场的34%是基于以太网的，而66%使用更传统的现场总线。”“工业以太网的实施现在比现场总线的发展更快，甚至在设备层面上也是如此，CC-Link IE是该领域的新兴技术之一，特别是对亚洲市场而言。”

瑞萨电子欧洲市场经理Knut Dettmer补充说:“随着工业自动化公司努力满足工业4.0需求，由于可重构网络物理系统设置中的M2M通信预计将增加，实时自动化网络的网络吞吐量正在增加，这一点已经变得很明显。作为目前唯一具备千兆以太网技术的相关工业以太网标准，CC-Link IE已经很好地满足了这些需求。”

工业4.0的众多目标和愿景之一是所谓的“智能工厂”，它将是快速、灵活和高效的。CLPA董事会成员Balluff的网络产品经理Stephan Langer解释说:“为了实现这一目标，工厂中的设备需要比过去更加智能。”“我们发现，在生产过程的最低通信级别中，数据量正在不断增加。设备必须能够生成必要的信息，并在设备之间进行无缝通信，因此需要Internet。我们还需要在所有通信级别上无缝传输整个数据的基础设施。”

使用自动化的公司正在从经典的现场总线系统转向基于以太网的通信系统，Balluff建议。“其中一个原因是速度和数据量，”兰格说。“为了实现工业4.0的愿景，我们需要更高性能的网络”，例如CC-Link IE的千兆技术。“我们相信，它完全可以支持工业4.0的要求，并可以使愿景成为现实。”为此，该公司目前正在开发CC-Link IE I/ o模块，计划于2015年底发布。

积极的决策

“从工厂车间到MES(制造执行系统)级别，制造商需要实时可访问的数据来支持生产调度、诊断和维护方面的主动决策，而不是被动决策。工厂地面设备、设备和传感器正在产生越来越多的数据，需要收集、分析和存储，”CLPA董事会成员Molex的工业通信总监Damien Leterrier说。

“这些海量的数据需要从工厂快速传输到运营经理和执行办公室，而CC-Link IE的千兆以太网的传输速度使其在帮助满足这种数据泛滥的需求方面具有优势。

“然而，设计智能网络配置需要信息技术和制造业之间的合作，”Leterrier继续说道。Leterrier举了一个设备如何变得越来越智能的例子，这可以使工作变得更容易:“机器和软件工具现在能够预测许多可能导致故障的潜在问题，并能够触发预防性维护流程，以最大限度地减少昂贵的停机时间或设备损坏。CC-Link ie中已经存在一些技术，例如无缝消息协议(SLMP)，它可以更容易地连接和访问设备，而不需要改变硬件，同时关键进程仍然在实时千兆以太网骨干网上运行。”

CLPA董事会成员康耐视的高级营销总监Rick Roszkowski也认为CC-Link IE非常适合工业4.0。他说:“它提供了从企业级一直到设备级的高性能、确定性接口解决方案。我认为，有一个能够做到这一点的协议来利用数字化企业的好处是至关重要的。就物质流而言，拥有一个能够弥合从设备级一直到企业系统之间差距的通信协议是至关重要的。

“CC-Link IE允许设备级和企业有效地共享一个共同的协议——具有不同的物理特征，在现场通信有多快——但在架构上具有跨企业的公共布线、电缆、连接器和编程接口。”

CLPA董事会成员三菱电机战略业务发展高级经理Greg Hookings表示:“工业4.0融合了许多制造业趋势，如工业物联网、大数据、网络安全和无缝通信。这些技术结合在一起的结果就是我们今天所说的智能工厂。CC-Link IE引入了许多主要功能，可以帮助实现这一智能工厂愿景。其中包括高水平的数据传输速度和简化的数据处理;基于以太网的技术标准化;与遗留的CC-Link现场总线技术接口;三菱电机控制设备与其他供应商之间的广泛连接;最后，企业和车间之间的无缝沟通。

-苏珊娜·吉尔是控制工程欧洲；由数字项目经理Joy Chang编辑，控制工程，jchang@cfemedia.com．

关键概念

• 工业4.0结合了网络物理系统、物联网和工业物联网。
• 智能工业产品、流程和服务通过全球网络相互通信并与人通信。

考虑一下这个

在工业4.0和工业物联网框架中实现目标的限制因素是什么?更快、更容易连接的以太网通信是否有帮助?

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