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一直以來，工業(yè)通訊技術與工業(yè)控制系統(tǒng)相伴而生，是工業(yè)控制發(fā)展的關鍵技術。當前，隨著數(shù)字化時代的到來，新型工業(yè)制造模式對于工業(yè)控制系統(tǒng)提出了新的需求，也同時對于工業(yè)通訊技術提出了新的挑戰(zhàn)。作為一家技術驅動型公司，從Ethernet傳統(tǒng)現(xiàn)場總線到EtherCAT，倍福一直致力為用戶打造打造高效、靈活、安全的工業(yè)通訊網絡。面對新的需求和挑戰(zhàn)，倍福將如何融合5G、TSN等新技術，推動面向未來工業(yè)通訊網絡的創(chuàng)新和發(fā)展，本期專題特邀德國倍福公司技術推廣經理范斌進行深入解讀。

自動化博覽：近兩年倍福在工業(yè)通訊技術上的突出創(chuàng)新有哪些？

范斌：倍福敏銳捕捉工控通訊行業(yè)中的新技術，并持續(xù)跟蹤。這包括倍福與EtherCAT技術協(xié)會、OPC基金會、TSN、5G相關組織的密切合作。近兩年，倍福研發(fā)了EtherCAT G/G10，該技術基于EtherCAT，帶寬升至千兆和萬兆。EtherCAT G主要面向需要更大數(shù)據(jù)量實時傳輸?shù)墓I(yè)控制場合，如視頻或者圖像文件傳輸?shù)膱鼍埃叨藴y量測試等場景。該技術是基于EtherCAT技術的創(chuàng)新，主要表現(xiàn)在以下兩大方面：首先考慮到EtherCAT技術的一致性的問題，EtherCAT G因為采用完全相同的運行機制，全面兼容EtherCAT技術，因此，現(xiàn)有的EtherCAT產品可以在EtherCAT G的網絡中繼續(xù)使用，并且網絡自動適配不同的協(xié)議產品；其次，通過分支控制器，EtherCAT G網絡的效率相對于EtherCAT可以提升7倍。

德國倍福公司技術推廣經理范斌

自動化博覽：對于不同的企業(yè)，有其各自的通信技術具體需求，但其本質上是為了實現(xiàn)設備間的互聯(lián)。眾多工業(yè)通訊技術，倍福如何以最佳匹配方案推薦給用戶？

范斌：倍福有不同的方案適配不同的通信技術需求。設備間的互聯(lián)有如下幾種情況：

（1）控制系統(tǒng)內部的互聯(lián)。這類需求的要求一般是高效、高精度、靈活性和易診斷。倍福的產品支持各種常見的工業(yè)以太網和現(xiàn)場總線協(xié)議。倍福的控制器、I/O、伺服驅動器，電機及其它的柔性運動控制輸送系統(tǒng)可以自組系統(tǒng)，也可以通過常見的協(xié)議鏈接第三方的設備。

（2）控制器與控制器的互聯(lián)互通。因為實施了OPC UA，倍福的控制器之間，或者倍福的控制器與第三方控制器之間可以通過OPC UA進行互聯(lián)互通。

（3）控制器與云的鏈接。倍福通過TwinCAT IoT和TwinCAT Analysis軟件，可以將PLC的數(shù)據(jù)通過MQTT、AMQP等方式連接到云上，而且可以在云上進行相關的監(jiān)控、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)分析。

（4）因為倍福有I/O耦合器也支持OPC UA，因此，用戶可以將來自現(xiàn)場最底層的I/O數(shù)據(jù)直接通過OPC UA傳送到邊緣服務器或者云上，而不經過本地的運算。

對于不同的用戶需求，倍福的這些方案可以集成匹配，比如可以在同一臺控制器上實現(xiàn)所有的互通互聯(lián)的接口，也可以將每一層采用獨立的控制器/邊緣服務器實現(xiàn)相應的功能，非常靈活。而這一切便捷高效的選擇和切換都是源于倍福基于PC的控制系統(tǒng)。

自動化博覽：安全問題在智能制造時代是工業(yè)通信需要重點關注的問題，其中包括制造與操作的功能安全與數(shù)據(jù)存儲于處理的信息安全。在這兩方面倍福如何考慮？有何舉措幫助用戶？

范斌：安全問題至關重要。安全分為信息安全security和功能安全safety。

信息安全主要是源于來自外網的惡意攻擊，這種攻擊通常是利用IP進行傳輸?shù)模饕膽獙Ψ绞绞窃黾臃阑饓Φ菼T方式。倍福公司的EtherCAT系統(tǒng)，因為不采用IP傳輸，所以在系統(tǒng)內部并沒有信息安全的問題。因此當控制系統(tǒng)是一個獨立的控制系統(tǒng)而沒有任何對外連接的時候，基本不存在經過網絡傳輸?shù)男畔踩珕栴}。如果控制系統(tǒng)有對外的IP鏈接，則需要確保該臺控制器已經有足夠的防火墻保護。

而功能安全是控制系統(tǒng)的一部分，通過專用的或者集成到通訊中的黑色通道，實現(xiàn)功能安全網絡的數(shù)據(jù)傳輸，將安全PLC的指令發(fā)送到安全設備實現(xiàn)安全保護的功能。對于功能安全，倍福有兩種方案可選，一種是傳統(tǒng)的獨立的功能安全系統(tǒng)，獨立的安全PLC通過單獨的安全網絡鏈接所有的安全設備；而另一種則是將安全網絡集成在了控制通訊網絡中，安全PLC通過黑色通道與每一個安全設備進行數(shù)據(jù)交換，在此使用FSoE（Functional safety over EtherCAT）協(xié)議。這樣做的好處是安全網絡和PLC網絡合二為一，降低成本和工程量，甚至節(jié)省了空間。

自動化博覽：隨著5G技術的不斷發(fā)展，將產生多種實用高效的先進通訊整體解決方案，作為一種遠程無線通信技術，您認為5G技術將如何促進智能制造的發(fā)展？倍福未來是否會涉獵該項技術？

范斌：倍福是工業(yè)物聯(lián)與自動化5G聯(lián)盟的創(chuàng)始會員。我們持續(xù)跟蹤著該技術在工業(yè)領域的應用，受華為的邀請合作進行相關測試。5G技術的三個特性非常矚目，即帶寬優(yōu)勢，海量機器通訊，以及高可靠低延遲特性。然而，對于某一個應用來講，不能同時實現(xiàn)這三個特性。比如，如果需利用其低延遲合可靠性的特性，可能無法獲得峰值帶寬和用戶體驗數(shù)據(jù)速率。目前，我們測試了如下幾個場景：

·控制器之間采用5G通訊，實現(xiàn)兩個控制系統(tǒng)的同步；

·風機控制系統(tǒng)內部，輪轂和機艙之間的通訊采用5G，從而取代滑環(huán)結構；

·港口車輛AGV的遠程監(jiān)控；

·機床的手持設備與機床之間的通訊。

如上的應用分別利用了5G技術的不同特性：第一個應用利用了5G的可靠性和低延遲性；而其他應用利用了其移動性。因此，在工業(yè)領域具體的應用中，需要根據(jù)應用的需求配合使用。

自動化博覽：智能制造時代突出了工業(yè)互聯(lián)網的重要性，工業(yè)互聯(lián)網在各制造領域的拓展也在不斷創(chuàng)新，倍福在此方面有何舉措？

范斌：工業(yè)互聯(lián)網對于制造業(yè)的重要性主要體現(xiàn)在如下幾個方面：更高效的傳輸性能；更好的互通互聯(lián)性；開放性；標準化。在設備的控制系統(tǒng)實現(xiàn)了更高效的數(shù)據(jù)傳輸后，提高了自身的控制能力和工作效率；而設備擁有了互通互聯(lián)的能力后，設備間可以更好地協(xié)同工作，為實現(xiàn)智能化提供了基礎。同時，因為設備可以更高效聯(lián)網進行互聯(lián)互通的操作，就要求設備具有標準化和開放性。標準化是編程的標準化，接口的標準化；而開放性則指程序的開放性，通訊的開放性。

倍福自80年代提出的基于PC的控制概念正是符合智能制造的理念。在2003年，倍福推出并開放的EtherCAT技術也為工業(yè)互聯(lián)網打好了基礎。而標準化、開放性是倍福產品研發(fā)一直秉承的基本路線。目前，倍福的產品家族，包括TwinCAT軟件平臺、適用于不同場合的工業(yè)PC和嵌入式PC、支持幾百種信號類型和總線協(xié)議的I/O端子以及運動控制系統(tǒng)，都是PC控制+EtherCAT理念的最佳實踐。此外，隨著智能制造和工業(yè)互聯(lián)網的發(fā)展，我們推出了OPC UA、EtherCAT、IoT、大數(shù)據(jù)、HMI、Vision等新的產品，逐漸完善倍福系統(tǒng)與智能制造和工業(yè)互聯(lián)網應用的適配。我們通過密切跟蹤新的技術，如TSN和5G等，在適當?shù)臅r候，也將推出相應的產品。

摘自《自動化博覽》2020年5月刊