工厂网络中最重要的一点是以太网(计算机网络的标准之一,是当前应用最普遍的局域网技术)的普及。虽然现在实现以太网化的工厂屈指可数,但今后随着IoT的普及,从工厂收集数据和信息的需求越来越高,到那个时候所有的工厂都将不可避免地以太网化。
但是,如果无法保证时效性的话,以太网就失去了意义。因此西门子提供了一个名为PROFINET的,基于以太网技术标准并能够传输实时数据的以太网。这样以来,就可以将基本的以太网线与实际的产业用设备连接到一起并对其进行控制(图19)。
图19
PROFINET的特点
资料:©Siemens AG
现在工厂在导入IoT之后的普遍做法是在原有设备的基础上再增加几条新的网线,但这样就会导致工厂内部的配线变得更加复杂和混乱。而PROFINET只需要一根线缆就可以对整个工厂的设备进行控制和信息交换与收集。一般情况下,使用PROFINET之后工厂内的线缆长度将缩短到原来的三分之一。
使用PROFINET实现工厂的以太网化还有节能的效果。因为工厂中使用的设备大多都是精密仪器,所以不能突然关闭所有的电源。于是就导致经常出现不使用的设备仍然开着电源的情况。这显然会造成能源的浪费。但是,如果能够通过网络对设备的运转情况进行检测,就可以及时地关闭不使用的设备的电源,从而达到节能的效果。(www.daowen.com)
德国在2004年的时候就与汽车企业达成协议,用PROFINET实现工厂内的以太网化。所以德国随时都可以通过IoT来获取想要的信息。中国也在2014年的时候提出利用PROFINET使工厂实现以太网化。
从目前的趋势来看,将来完全有可能直接在云平台上操纵工厂内的控制器。到了那个时候,工厂内的设备都将搭载有传感器,可以在云平台上进行PLC之类的序列控制,那么对工厂的投资将大幅降低。现在的问题就是如何实现以太网化。对于这个问题,大众汽车的例子很值得我们参考。大众汽车将工厂里陈旧的冲压生产线都更换为电气化生产线,从而削减了40%的能耗。
冲压生产线必须按照固定的顺序统一运转,所以一般情况下都是用大型发动机带动传送带使其能够保证同时运行。而大众汽车则用多个小型发动机代替大型发动机,利用软件使小型发动机实现同步运转。
老式的冲压生产线只在启动的一瞬间需要大量的电力,在运转中过程中则不需要那么多的电力,这就造成了电能的浪费。将大型发动机替换为多个小型发动机之后能够极大地节约电能。顺带一提,这项技术是西门子的专利。而且,将一个大型发动机替换成多个小型发动机,还可以对每个冲压的时间进行细微的调整。这样就可以使生产线变得更加灵活,能够应对各种突发的情况。
因为汽车的冲压机使用频率高、工作强度大,所以损耗导致出现故障是在所难免的。故障导致生产线停止会造成上亿日元的损失,所以时刻对设备的震动与电压情况进行监测并及时地维保非常重要。如果工厂能够实现网络化,就可以通过传感器来收集所需的信息,简单且低成本地实现及时维保。
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