工業(yè)乙太網(wǎng)路通訊協(xié)定10BASE-T1L能夠打破在工廠執(zhí)行一線服務(wù)的基本操作設(shè)備與實(shí)現(xiàn)新智慧工廠智慧的企業(yè)資料、位元和位元組之間的屏障。而在支援標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)過(guò)程的強(qiáng)大工業(yè)公司聯(lián)盟的支援下，預(yù)計(jì)10BASE-T1L技術(shù)將取代4 mA至20 mA和HART介面，並加速採(cǎi)用工業(yè)4.0。

圖1 : 10BASE-T1L可對(duì)工廠網(wǎng)路邊緣進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析。

2019年11月對(duì)IEEE 802.3cg標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)可標(biāo)示著導(dǎo)入工廠操作員在網(wǎng)路邊緣連接設(shè)備截然不同的新方式，使他們不再受到基於傳統(tǒng)4 mA至20 mA和HART通訊介面的基礎(chǔ)設(shè)施的限制。

802.3cg標(biāo)準(zhǔn)也稱為10BASE-T1L，是一種工業(yè)乙太網(wǎng)路通訊協(xié)定。透過(guò)該協(xié)定，可以打破在工廠執(zhí)行一線服務(wù)的基本操作設(shè)備（感測(cè)器、閥、執(zhí)行器和控制項(xiàng)）與實(shí)現(xiàn)新智慧工廠智慧的企業(yè)資料、位元和位元組之間的屏障。10BASE-T1L網(wǎng)路將成為針對(duì)資料和分析驅(qū)動(dòng)型工廠營(yíng)運(yùn)模式轉(zhuǎn)變的重要推動(dòng)因素，而這種趨勢(shì)，則被稱為工業(yè)4.0。

這是否代表工業(yè)工程師就應(yīng)準(zhǔn)備用10BASE-T1L基礎(chǔ)設(shè)施取代4 mA至20 mA或HART系統(tǒng)，即使802.3cg標(biāo)準(zhǔn)才剛剛設(shè)定？

資料分析支援提高生產(chǎn)力和效率

工業(yè)4.0實(shí)施正在橫掃每一個(gè)現(xiàn)代工廠運(yùn)作。工業(yè)4.0的核心是希望透過(guò)大數(shù)據(jù)獲利。新分析軟體已經(jīng)開始改變工業(yè)操作和維護(hù)工廠設(shè)備及廠房的方式。當(dāng)透過(guò)分析得到的見解揭示明顯不同的資料集的模式時(shí)，通常是最深刻的。

能夠從工廠設(shè)備中可靠地獲取的資料越多，資料類型越多，軟體支援狀態(tài)監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)性維護(hù)等先進(jìn)功能的機(jī)會(huì)就越多。4 mA至20 mA和HART介面的低資料頻寬以及將其整合到企業(yè)計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施的有限範(fàn)圍，阻礙了工程師向這些傳統(tǒng)端點(diǎn)應(yīng)用分析。4 mA至20 mA和HART技術(shù)還限制了可供應(yīng)給端點(diǎn)的電量和遠(yuǎn)端操作設(shè)備的範(fàn)圍。

因此，透過(guò)將現(xiàn)有4 mA至20 mA或HART設(shè)備轉(zhuǎn)換為10BASE-T1L可獲得資料的優(yōu)勢(shì)，使用這些資料後，可提高生產(chǎn)力和效率。智慧互聯(lián)工廠通常能夠減少計(jì)畫外停機(jī)，減少能源浪費(fèi)，更良好地利用設(shè)備和其他資產(chǎn)，以及更有效地部署人員。10BASE-T1L連接承諾將這些優(yōu)勢(shì)延伸到工廠的各個(gè)角落，在這些地方，感測(cè)器和其他端點(diǎn)在企業(yè)網(wǎng)路範(fàn)圍之外運(yùn)行。

10BASE-T1L：更高的資料速率和功率輸出

安裝10BASE-T1L設(shè)備的情況取決於802.3cg標(biāo)準(zhǔn)提供的一組功能。10BASE-T1L連接提供以下功能：

? 透過(guò)長(zhǎng)達(dá)1千公尺的電纜實(shí)現(xiàn)最大資料速率10 Mbps。

? 向Zone 0本質(zhì)安全應(yīng)用中的端點(diǎn)提供高達(dá)500 mW功率，從而操作比4 mA至20 mA或HART系統(tǒng)所能支援的更廣泛、更複雜的端點(diǎn)。它還可向非本質(zhì)安全應(yīng)用提供高達(dá)60 W功率，具體取決於佈線。

? 有可能重複使用現(xiàn)有、已安裝的雙絞線。

? 豐富的設(shè)備管理選項(xiàng)，包括從連接的設(shè)備提供診斷資料，以及為其提供軟體更新。

? 每個(gè)節(jié)點(diǎn)的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)定(IP)位址，將物聯(lián)網(wǎng)功能擴(kuò)展到工廠網(wǎng)路邊緣。透過(guò)IP地址，不僅可監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，還可遠(yuǎn)端系統(tǒng)管理節(jié)點(diǎn)。

? 與企業(yè)網(wǎng)路基礎(chǔ)設(shè)施整合。

從硬體的角度來(lái)看，實(shí)施10BASE-T1L設(shè)備通常很簡(jiǎn)單。這是因?yàn)橛渺?0BASE-T1L通訊的物理介質(zhì)是一根雙絞線。這甚至可能是傳輸4 mA至20 mA或HART通訊的同一根電纜。802.3cg標(biāo)準(zhǔn)支援安裝在危險(xiǎn)（防爆）環(huán)境中。

早期可能在混合設(shè)備上實(shí)施10BASE-T1L，混合設(shè)備同時(shí)支援舊介面（如4 mA至20 mA）和新工業(yè)乙太網(wǎng)路協(xié)定。

在10BASE-T1L上取得成功

ADI將在許多客戶採(cǎi)用工業(yè)4.0技術(shù)的過(guò)程中扮演重要角色。ADI的經(jīng)驗(yàn)表示，兩個(gè)關(guān)鍵因素將決定10BASE-T1L專案是否成功：對(duì)資料的關(guān)注及網(wǎng)路安全性。

對(duì)資料的關(guān)注

一旦關(guān)注起10BASE-T1L實(shí)施的操作細(xì)節(jié)，工程師可能就會(huì)忽略實(shí)施它的原因，即揭開端點(diǎn)（如感測(cè)器）操作的真相，並將其中的豐富資料流程送入企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)分析引擎中。

因此，10BASE-T1L項(xiàng)目取得成功面臨的最大風(fēng)險(xiǎn)不是端點(diǎn)本身， 而是物理基礎(chǔ)設(shè)施；問(wèn)題通常出現(xiàn)在後端，當(dāng)對(duì)處理和使用來(lái)自新連接端點(diǎn)的資料集準(zhǔn)備不充分時(shí)。

因此，著手安裝10BASE-T1L的工業(yè)工程師應(yīng)該考慮到這些問(wèn)題：

? 透過(guò)從感測(cè)器和其他端點(diǎn)獲得的資料，我能獲得哪些類型的見解？

? 如何將這些資料整合到企業(yè)級(jí)控制系統(tǒng)？來(lái)自端點(diǎn)的資料的格式是否相容或是否需要轉(zhuǎn)換？

? 透過(guò)資料分析得出的見解將如何改善過(guò)程或系統(tǒng)？

網(wǎng)路安全性

圖2 : 使用10BASE-T1L為企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)分析引擎解鎖豐富的資料流程。

工程師要面臨的第二個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是安全性。只要端點(diǎn)透過(guò)10BASET1L 網(wǎng)路連接，端點(diǎn)面臨的威脅的性質(zhì)就會(huì)發(fā)生很大的改變。以前透過(guò)4 mA至20 mA連接時(shí)，不夠複雜的連接降低了攻擊風(fēng)險(xiǎn)。

這表示，各個(gè)節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)路基礎(chǔ)設(shè)施本身必須透過(guò)實(shí)施各種技術(shù)來(lái)確保安全，如：

? 透過(guò)加密設(shè)備ID進(jìn)行的設(shè)備安全認(rèn)證

? 資料傳輸加密

? 阻止外部實(shí)體瀏覽安全設(shè)備的防火牆

從工業(yè)4.0項(xiàng)目中汲取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

在802.3cg標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)可後，一直在加速開發(fā)10BASE-T1L相容的元件和設(shè)備。在我們這方面，ADI一直與工業(yè)設(shè)備製造商合作，確保他們能夠遵循路線圖，推出支援10BASE-T1L網(wǎng)路的系統(tǒng)。業(yè)界預(yù)計(jì)到2021年中提供10BASE-T1L功能的產(chǎn)品將上市。

ADI在支援客戶實(shí)施新技術(shù)方面的豐富經(jīng)驗(yàn)將有助於成功推出這些10BASE-T1L產(chǎn)品。工業(yè)自動(dòng)化部門將支援這種技術(shù)的實(shí)施，因?yàn)檫@個(gè)部門將以技術(shù)為中心的開發(fā)人員和專注於客戶應(yīng)用的市場(chǎng)導(dǎo)向型人員組合在一起。這種基於團(tuán)隊(duì)的模式將技術(shù)專業(yè)知識(shí)與市場(chǎng)洞察力相互結(jié)合，能帶給客戶正確的指導(dǎo)。

圖3 : ADI Chronous、可擴(kuò)展乙太網(wǎng)路、恰到好處。

對(duì)於10BASE-T1L，這種模式將提供PHY產(chǎn)品並支援完整通訊堆疊。它還考慮到了工業(yè)產(chǎn)品較長(zhǎng)的商業(yè)使用壽命，由預(yù)測(cè)連續(xù)生產(chǎn)數(shù)十年相容10BASE-T1L產(chǎn)品來(lái)滿足工業(yè)客戶期望的路線圖支援。

ADI和其他公司快速開發(fā)10BASE-T1L元件，將使工業(yè)設(shè)備製造商能夠開始開發(fā)支援工業(yè)乙太網(wǎng)路技術(shù)的新產(chǎn)品。在支援標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)過(guò)程的強(qiáng)大工業(yè)公司聯(lián)盟的支援下，10BASE-T1L技術(shù)預(yù)計(jì)將取代4 mA至20 mA和HART介面，並加速採(cǎi)用工業(yè)4.0。

（本文作者Brendan O'Dowd為ADI工業(yè)自動(dòng)化業(yè)務(wù)部總經(jīng)理）