工業以太網：以平民姿態走入工控業的新貴

　 在工業以太網還沒有來到之前，工控行業依然處于依靠串口連接和短距離監控來進行工業制造，而工業以太網的來到徹底改變了工業制造和經營模式，它讓再多的設備都可以實現通信、互聯、互操作，不再有信息盲點和孤島；它讓再遠的制造現場都可以實現實時的監控與管理……工業以太網已沖過重重技術關卡如潮水一般的涌來，促使現代工業制造實現“E網到底”已是大勢所趨。但是對于更多的中國制造企業來說，它是一位更高級的技術和更陌生的工業控制新貴，在中國制造面臨轉型升級的當口，我們如何認識工業以太網，如何更卓有成效的利用工業以太網？相信通過對施耐德電氣工業事業部控制和架構產品市場部經理陸伯德先生的訪談，讓我們明白工業以太網技術正在以“新貴”的控制技術和“平民”姿態走入每一個面臨轉型升級的企業中！

　　新型經濟體將是以太網的主要市場

　　《PLC&FA》:工業以太網為現代化制造提供了無限的便利，請您談談在現代化制造背景下的工業以太網在國際上的發展現狀和在中國的發展狀況及前景。

　　陸伯德：隨著工業控制規模的不斷增大，快速、實時的工業網絡通信成為現代化制造發展的必經之路。工業以太網在多年來的推廣應用中，通過不斷解決通訊技術，總線供電技術，遠距離傳輸技術，增強網絡安全、可靠性等關鍵技術，它現在已經可以從信息層、控制層一直延伸到現場設備控制層，能夠實現快速實時的工業網絡通信控制，為現代工業制造實現真正意義上的“E網到底”奠定了良好的基礎。工業以太網已經被業內認為是未來控制網絡的最佳解決方案，也是當前現場總線中的主流技術。

　　經過十多年的發展，從工業以太網的已裝機節點數來看，由于現場總線技術在成熟經濟體的工業制造中使用已經相當普遍，歐美發達國家固然占據了大部分的份額，但是隨著經濟的全球化和制造業向新型經濟體的大量轉移，未來工業以太網的新增節點數將主要來自新型經濟體國家。

　　在中國經過近十年的以太網市場培育和普及推廣，現在從技術、成本、應用等方面已經沒有太多的發展障礙，例如在水泥、水/污水、交通、市政、汽車、煙草、物流、電力、石化等行業已經有許多成功的應用；再加上中國傳統制造業正走在轉型升級的進程中，客戶會更加關注精益生產、效率和質量的持續提升、成本的不斷降低、快速應對市場的變革以及企業的生產過程可視化等績效目標，基于開放技術和成本優勢的工業以太網將構筑一條在工廠里的數據高速公路，對于實現卓越制造非常重要。所以我認為工業以太網在中國的未來將會呈現高速發展的態勢。施耐德電氣對未來中國市場充滿信心，在中國現代工業制造中，我們不僅能實現“E網到底”，也開始實現“EthernetInside”，我們未來發布的以太網平臺就是這兩種技術的結合。

　　客戶收益是以太網發展的高地

　　《PLC&FA》:工業以太網架構以軟件與硬件的組合為基礎，在工業應用領域以快速反映處理傳輸信息為主要任務的以太網，對軟硬件的可靠性與穩定性有著較高的要求。在以太網應用的軟硬件產品方面對于產品本身要做哪些選擇思考？評價工業以太網架構優劣的參考點是什么？優秀的工業以太網架構在現代化制造中將給客戶帶來哪些優勢？

　　陸伯德：在以太網應用的軟硬件產品選擇本身方面，首先要考慮產品工作環境方面的要求，包括環境溫度、EMC電磁干擾情況、防護等級、安裝方式和電源要求等。其次，要考慮網絡交換機的選擇：是否需要選擇工業交換機？選擇網絡管理型還是非網絡管理型工業交換機？第三，相關設備的供應商是否有一套整體的解決方案支持以太網架構，這其中包括控制系統、網絡交換機、上位監控系統和管理數據庫系統以及IO層的控制設備等。

　　經過這一系列的有針對性的選擇，其結果是對整個系統的設計、采購和最終的運行維護提供更多的便利性和質量保證。

　　關于評價工業以太網架構優劣的參考點，我認為主要有以下幾點：

　　首先是網絡的確定性和實時性。工業控制網絡不同于普通數據網絡的最大特點在于它必須滿足控制作用對實時性的要求，即信號傳輸要足夠快和信號的確定性，所以工業以太網架構解決方案的重點問題是網絡的確定性和實時性。比如ModicomQuantum以太網IO解決方案，通過支持RSTP（快速樹生成協議）等協議，從而保證了數據的實時傳輸和整體系統的確定性。

　　其次是網絡的可靠性和可維護性。由于工業現場的機械、氣候、塵埃等條件非常惡劣，在工廠環境中，工業網絡必須具備良好的可靠性、可恢復性及可維護性。例如施耐德電氣推出的帶保護涂層的加固性PLC控制器和工業以太網交換機，特別面向惡劣工業控制環境對設備高可靠性和可維護性的要求。

　第三，工業系統的網絡安全是工業以太網應用必須考慮的另一個重要問題。工業以太網可以將企業傳統的三層網絡系統合成一體，使數據的傳輸速率更快，實時性更高，并可與Internet無縫集成，實現數據的共享，提高工廠的運作效率。但同時也引入了一系列的網絡安全問題，如工業網絡可能會受到包括病毒感染、非法操作等網絡安全威脅。一般情況下，可以采用網關或防火墻等對工業網絡與外部網絡進行隔離，還可以通過權限控制、數據加密等多種安全機制加強網絡的安全管理。

　　工業以太網架構本身的特性決定了它能給客戶帶來更多的收益。工業以太網的標準性，減少了員工學習和培訓的時間，提高了工程實施效率，節約了設計成本；以太網的開放和靈活性，便于和第三方設備互連，有效減少了通訊設備成本；以太網的可持續性和可擴展性，為設備未來升級改造提供了極大的便利性；以太網的透明性，可以實現網絡設備的互訪和交換，避免信息孤島……總之，工業以太網作為未來工業控制的主流技術已是大勢所趨。

　　以太網的競爭焦點依然是技術與方案的高性價比

　　《PLC&FA》:隨著工業以太網快速的發展，以EtherNet/IP、ModbusTCP、Profinet、CC-LinkIE以及過程制造無線網絡標準ISA100.11a、WirelessHART等十多種標準，并呈不斷上升趨勢，同時每一個協議標準的背后都有著不同的品牌技術在支持，對于這種多種協議并存的市場發展現狀給工業以太網產品技術的發展帶來哪些喜與憂？不同以太網標準之間是如何實現有效競爭的？有沒有可能最后統一為一種以太網協議標準存在？

　　陸伯德：工業以太網技術的發展，新的產品和新的技術在工業場合得到真正的應用，給客戶帶來了新的收益，這是以太網技術在工業控制應用場合的一場革命。但由于每個協議標準后面都有不同品牌技術的支持，每個品牌背后的廠家都會不遺余力地去推廣自己的協議和研發的相關產品……在商業環境下，廠商的利益之爭在所難免。從目前來看，大家統一到一種以太網協議的可能性比較小，但我們要看到，這比傳統的現場總線技術進步很多，這里的每一種工業以太網協議都是基于TCP/IP，這已經給每個廠家和客戶提供了一個共享和公用的平臺。同時，目前ODVA組織所推廣的Ethernet/IP協議，目前已有SchneiderElectric、Rockwellautomation、Omron、Cisco等全球知名廠家所支持和推廣，全球有超過150家廠商已經加入到這個組織，各個廠家之間已經在合作和溝通。這種背景下，Ethernet/IP和ModbusTCP這兩種以太網技術目前在以太網的節點數中已經占有超過50％的市場份額，而且每年以超過30%的速度在增長。在群雄逐鹿的以太網技術競爭市場，施耐德電氣既能提供支持ModbusTCP協議，又能支持EthernetIP協議，也是目前全球唯一一家同時支持這兩種協議的廠家。這也是施耐德電氣在這場競爭中的殺手锏。

　　《PLC&FA》:在同一以太網標準下，不同品牌的同類產品將如何實現產品技術和服務的差異化競爭？

　　陸伯德：這對于不同品牌的廠家來說，大家都認識到工業以太網是未來現場總線的發展方向和趨勢。每個廠商都會各盡所能地在以太網相關的產品、解決方案以及相關服務等方面的優勢充分參與市場競爭。關于如何進行差異化競爭，在此以施耐德電氣自動化為例，施耐德電氣是全球唯一一家同時支持ModbusTCP和Ethernet/IP協議的廠商，我們在2011年給大家帶來是的Quantum以太網IO架構解決方案的V1.0版，它是PlantStruxure協同自動化控制系統的核心控制平臺的組成部分。該解決方案以QuantumPLC產品為中心，將Ethernet作為主干，并將Quantum本地機架連接到遠程I/O子站。2012年我們將發布Quantum以太網IO架構的V1.5版，將會給我們的用戶更多的IO選擇（采用全新設計，更加緊湊、可靠，高性價比）。同時隨著我們全新PSx系統軟件的推出，我們的以太網架構解決方案將會更加充實和完善。

　　《PLC&FA》:當前中國工業制造企業的發展水平可以用兩極來區分，但是在不同程度上都有應用工業以太網的需求，那么在低端市場如何為客戶提供更加具有高性價比的以太網服務，您的看法是什么？

　　陸伯德：目前中國工業以太網中低端市場需求背后是一個龐大的客戶群體，這部分客戶一方面對產品和方案的穩定性和可靠性要求很高，另一方面，其低端應用的特殊性，對價格要求則更高。施耐德電氣針對這樣的客戶，一是專門開發出了具有針對性的高性價比以太網解決方案；二是在2011年推出經濟型交換機，它同樣支持多種以太網通訊協議，但價格適應于低端市場；三是在2012年會發布Quantum以太網架構解決方案的V1.5版，同時，我們會有中端熱備處理器發布，對于低端用戶來說，通過中端熱備處理器和中端IO組成的控制系統，帶來的是系統的穩定性和低成本。

　　在中國工業企業進行轉型升級進程中，我相信致力于為他們提供經濟適用的高性價比解決方案和產品是我們自動化設備制造商在中國快速發展的最好出路！