造紙行業(yè)以太網(wǎng)的工業(yè)化及其應(yīng)用（續(xù)）

　　圖３：Woodhead為車間現(xiàn)場引入工業(yè)領(lǐng)域的一款以太網(wǎng)連接器，這在Control Engineering2000年的雜志上曾經(jīng)報(bào)道過。Molex已經(jīng)擴(kuò)展了許多功能，包括商用數(shù)據(jù)傳輸、保護(hù)數(shù)據(jù)免受振動(dòng)、污染、電磁干擾以及溫度、化學(xué)品的影響。

　　Phoenix Contact公司美國分部的自動(dòng)化產(chǎn)品經(jīng)理Larry Komarek說其他工業(yè)電噪聲來源包括螺線管、馬達(dá)和運(yùn)動(dòng)控制器。Komarek說：“依據(jù)IEC61000-4系列標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的工業(yè)以太網(wǎng)設(shè)備比依據(jù)EN55024和50082-1設(shè)計(jì)的商用設(shè)備的抗噪聲能力高2-3倍。”Tyco的Paukert說應(yīng)該更多地使用鎧裝塑料鍍金屬容器，可以屏蔽至少20dB的噪聲。
　　強(qiáng)化的電纜
　　Belden公司的工業(yè)市場部經(jīng)理Frank Koditek說：“不管網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是分布和外露式的還是集中和內(nèi)置式的，現(xiàn)存的商用以太網(wǎng)電纜和連接器強(qiáng)度都不夠高，無法適應(yīng)自動(dòng)化和控制網(wǎng)絡(luò)對信號傳輸性能的要求?！盞oditek警告說，在工廠里網(wǎng)絡(luò)組件和其電纜都有可能曝露與極端溫度、光照、溶劑、油、潮濕和化學(xué)藥劑之下。
　　工廠內(nèi)的操作還會使他們受到過多的機(jī)械拉伸、有磨損、碾壓或者切割的危險(xiǎn)。Koditek說：“6或者5e類的電纜可以避免那些常見的失效，包括漸進(jìn)的破壞、性能降低、間歇工作以及重大故障?！?BR>　　連接器和網(wǎng)絡(luò)故障
　　Woodhead

Industries公司的工業(yè)商業(yè)部總經(jīng)理Ed Nabrotzky說：“幾乎70%的網(wǎng)絡(luò)故障是由電纜和連接器的機(jī)械失效引發(fā)的。它們會被震壞、磨損、不當(dāng)安裝甚至在被叉車碾壓之后繼續(xù)使用。商用電纜和塑料連接器無法承受工廠內(nèi)的誤用?！敝挥袑ｉT的材料和設(shè)計(jì)技術(shù)才能生產(chǎn)出適用于工業(yè)環(huán)境的高強(qiáng)度產(chǎn)品。
　　Rockwell Automation公司的Logix/NetLinx部市場經(jīng)理Brian Oulton說：“一些現(xiàn)有的RJ45連接器在震動(dòng)測試下表現(xiàn)良好，其他的則不行。很多工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)也指出IP65和IP67外殼防護(hù)等級的連接器（例如M12）也適用于工業(yè)領(lǐng)域?！?BR>　　更嚴(yán)格的內(nèi)部協(xié)議
　　除了強(qiáng)化的設(shè)備、電纜和連接器，車間里的應(yīng)用還需在以太網(wǎng)物理層之上使用工業(yè)協(xié)議。
　　Lantronix公司的產(chǎn)品經(jīng)理Brian Tutor說：“協(xié)議的選擇要依據(jù)特定位置的自動(dòng)化設(shè)備。然而工業(yè)環(huán)境中最常用的協(xié)議是Modbus TCP、EtherNet/IP和Profinet協(xié)議（Control Engineering雜志2006年12月刊對工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議的使用狀況作了研究）?！币蕴W(wǎng)協(xié)議的強(qiáng)壯性包括：寬工作溫度（-40 到 70 ℃）、耐撞擊和振動(dòng)、電氣隔離和符合FM Class 1, Div. 2等級要求。
　　Rockwell公司的Oulton建議，工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議和連接器產(chǎn)品應(yīng)該包括適當(dāng)?shù)恼`差自檢和診斷功能，以便在故障或中斷發(fā)生的時(shí)候能夠采取相應(yīng)動(dòng)作。Oulton說：“舉個(gè)例子，很多協(xié)議包括自檢和確認(rèn)，以確認(rèn)數(shù)據(jù)及時(shí)可靠地傳送，很多I/O產(chǎn)品可以在通訊結(jié)束時(shí)，恢復(fù)成用戶選擇的狀態(tài)。”
　　交換式以太網(wǎng)解決了沖突
　　Advantech Inc.公司的產(chǎn)品經(jīng)理Paul Wacker說：“時(shí)下交換式以太網(wǎng)解決了通訊可靠性和性能上的問題。通過使用以太網(wǎng)交換器，網(wǎng)絡(luò)競爭問題（稱之為沖突）實(shí)際上已經(jīng)解決了，以太網(wǎng)交換器可以智能地從以太設(shè)備向另一臺設(shè)備發(fā)送信息，以確保性能。10/100 Base-TX以太網(wǎng)通過使用電磁耦合和微分信號處理來減少由設(shè)備和外部EMI/RFI源之間地電勢差異造成的通訊干擾。如果需要進(jìn)一步的防護(hù)，可以采用光纜。”
　　Schneider Electric公司的Hutton對工業(yè)以太網(wǎng)設(shè)計(jì)表示滿意，通過附加安全和冗余功能，可以保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。具體包括快速生成樹功能、獨(dú)立IP地址過濾技術(shù)和雙光纜電纜。
　　安裝和維護(hù)
　　Phoenix Contact公司的Komarek說，因?yàn)楣I(yè)以太網(wǎng)正迅速成為自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)產(chǎn)品經(jīng)常由廠內(nèi)控制系統(tǒng)的支持人員來維護(hù)。Komarek 說：“軟件配置界面、連線和安裝參數(shù)必須與基于PLC/PC的控制系統(tǒng)相似?；贗T的系統(tǒng)，軟件配置是在類似DOS界面的屏幕上設(shè)置的，包括存儲模塊、診斷顯示等等工業(yè)選項(xiàng)，工廠員工可以直接安裝，無須再使用筆記本電腦。IT設(shè)備依靠中央控制臺來診斷系統(tǒng)狀態(tài)?！?BR>　　Hutton補(bǔ)充道：“自服式（Self-serve）設(shè)計(jì)有個(gè)好處，就是工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要最小的維護(hù)費(fèi)用、使用很簡單的工具，就像在瀏覽器里瀏覽和設(shè)置數(shù)據(jù)一樣。工廠維護(hù)人員自己足以維護(hù)和監(jiān)控系統(tǒng)，無須IT專家的協(xié)助。"

　　圖5：AutomationDirect為工業(yè)應(yīng)用提供Cirronet無線射頻調(diào)制解調(diào)器。
CR-SE系列以太網(wǎng)收發(fā)器提供寬域、高速的以太網(wǎng)設(shè)備之間的無線通訊。

　　據(jù)Venture Development Corp.的研究，工業(yè)技術(shù)給世界17億美元的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施市場帶來了進(jìn)一步擴(kuò)展?！叭蚬I(yè)網(wǎng)絡(luò)市場智能化服務(wù)”項(xiàng)目使全球網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施市場的年復(fù)合增長（CAGR）幾乎達(dá)到25%，且將會持續(xù)到2011年。
　　在調(diào)查中這些區(qū)域（亞太、歐洲、中東、非洲和美洲）最高的市場增長率預(yù)計(jì)會出現(xiàn)在亞非地區(qū)。市場調(diào)查顯示，大量資金會投入基于以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品中。
　　2006年工業(yè)以太網(wǎng)對亞非市場的出貨為2億9千8百萬美元。其中，76%的是以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，且其比例會繼續(xù)提升，到2011年總出貨預(yù)計(jì)為10億美元，其中以太網(wǎng)產(chǎn)品將占據(jù)81%。這是三個(gè)區(qū)域中最高的。VDC說，總線和網(wǎng)絡(luò)的使用在其他兩個(gè)區(qū)域是趨于穩(wěn)定不易改變的，而以太網(wǎng)的比例仍有望進(jìn)一步提升。
　　Moxa公司的Lee說，安裝方便也是工業(yè)化的一個(gè)原因。工業(yè)以太網(wǎng)交換器通常是安裝在金屬外殼內(nèi)的DIN導(dǎo)軌或安裝版選件上，而大多數(shù)的商用交換器在不增加置物架和捆綁帶的情況下是無法便捷地安裝在控制板上的。而且，Lee補(bǔ)充道，工業(yè)等級的設(shè)備通常還有報(bào)警裝置，可以幫助減少停機(jī)時(shí)間。
　　資本和生命周期成本
　　有時(shí)候，人們會因?yàn)榈土墓碳杀径x擇商用產(chǎn)品。但是對比商用產(chǎn)品的頻繁更換，生命周期成本可以讓工業(yè)設(shè)計(jì)更加合算。

　　圖8：Tyco El

ectronics Amp Netconnect商務(wù)單元的RJ45安全連接系統(tǒng)，
通過模塊化的插口和插頭，在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的相互連接中起到關(guān)鍵作用。

　　Ethernet Direct公司的商業(yè)發(fā)展經(jīng)理Larry Winchester說：“有資本花費(fèi)限制的公司可以不用再選擇低可靠性的商用產(chǎn)品，很多公司是因?yàn)楣I(yè)交換器的高昂費(fèi)用，才使用商用交換器或不完整的工業(yè)交換器的。對比其他工業(yè)品牌，Ethernet Direct公司在不犧牲質(zhì)量、可靠性和性能的前提下，已經(jīng)將工業(yè)以太網(wǎng)產(chǎn)品的費(fèi)用降低了超過40%?！彼a(bǔ)充說，在自動(dòng)對比、選型、報(bào)價(jià)和下訂單的過程中，在線支持和豐富的工業(yè)以太網(wǎng)參考庫提供了高水平的售后支持。

　　工業(yè)以太網(wǎng)在世界范圍內(nèi)擴(kuò)展
　　據(jù)Venture Development Corp.的研究，工業(yè)技術(shù)給世界17億美元的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施市場帶來了進(jìn)一步擴(kuò)展?！叭蚬I(yè)網(wǎng)絡(luò)市場智能化服務(wù)”項(xiàng)目使全球網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施市場的年復(fù)合增長（CAGR）幾乎達(dá)到25%，且將會持續(xù)到2011年。
　　在調(diào)查中這些區(qū)域（亞太、歐洲、中東、非洲和美洲）最高的市場增長率預(yù)計(jì)會出現(xiàn)在亞非地區(qū)。市場調(diào)查顯示，大量資金會投入基于以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品中。
　　2006年工業(yè)以太網(wǎng)對亞非市場的出貨為2億9千8百萬美元。其中，76%的是以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，且其比例會繼續(xù)提升，到2011年總出貨預(yù)計(jì)為10億美元，其中以太網(wǎng)產(chǎn)品將占據(jù)81%。這是三個(gè)區(qū)域中最高的。VDC說，總線和網(wǎng)絡(luò)的使用在其他兩個(gè)區(qū)域是趨于穩(wěn)定不易改變的，而以太網(wǎng)的比例仍有望進(jìn)一步提升。