最近幾年,工業(yè)自動化技術(shù)領(lǐng)域出現(xiàn)了一個(gè)很明顯的趨勢,即傳統(tǒng)自動化技術(shù)與IT技術(shù)加速了融合的過程,IT技術(shù)也正在快速地進(jìn)入工業(yè)自動化系統(tǒng)的各個(gè)層面。上海工業(yè)自動化儀表研究院教授級高工繆學(xué)勤對此評價(jià)道:“目前,IT技術(shù)已經(jīng)快速滲入工業(yè)自動化領(lǐng)域。但在之前的幾年,我們過多地強(qiáng)調(diào)了自動化領(lǐng)域要求的特殊性,而忽視了兩者的關(guān)系,導(dǎo)致兩者沒有得到很好的結(jié)合,制約了IT信息技術(shù)在工業(yè)自動化領(lǐng)域的同步發(fā)展。”
過程制造業(yè)中的無線網(wǎng)絡(luò)可能會與用戶IT的技術(shù)范圍關(guān)聯(lián)性較強(qiáng),因此,如何將兩者有機(jī)結(jié)合這一問題顯得至關(guān)重要。但目前的現(xiàn)狀是,IT部門對于無線技術(shù)在工廠環(huán)境下的工作機(jī)制并不熟悉。那么,如何將IT部門中頗有價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)資源運(yùn)用到無線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與啟動中,十分值得探討與研究。
從表面看,過程自動化與辦公自動化網(wǎng)絡(luò)之間,似乎不存在任何交集。因此,過程自動化系統(tǒng)一般都獨(dú)立于信息技術(shù)部門,同時(shí)IT方面的相關(guān)政策也不影響工廠的運(yùn)營。
但是,2010年7月19日,德國西門子公司證實(shí),其廣泛應(yīng)用的工業(yè)控制系統(tǒng)受到了黑客制造的惡意代碼攻擊。這個(gè)名為Stuxnet的惡意代碼利用了微軟最新曝出的“Microsoft Windows快捷方式自動執(zhí)行漏洞”這一高危漏洞,并借助U盤進(jìn)行傳播,目標(biāo)是入侵西門子的Simatic WinCC和PCS 7數(shù)據(jù)采集與SCADA系統(tǒng),竊取工業(yè)設(shè)計(jì)和控制文件。這個(gè)事件的發(fā)生,也為工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全敲響了警鐘。
這一事件的發(fā)生也解釋了無線技術(shù)在監(jiān)測領(lǐng)域得到推廣,而在控制與安全領(lǐng)域存在諸多限制的原因。繆學(xué)勤介紹,目前,無線Hart變送器普遍用于現(xiàn)場層,正處于推廣應(yīng)用階段,推進(jìn)速度相對較快;而執(zhí)行器在安全性與可靠性方面存在許多尚未解決的問題,因此其應(yīng)用還十分有限。據(jù)了解,在工業(yè)自動化企業(yè),IT部門的職責(zé)大概包括確保信息安全與相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施安全等方面,同時(shí)他們也會關(guān)注無線網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目后續(xù)的維護(hù)與支持工作,以此來判斷是否會對他們的工作內(nèi)容產(chǎn)生影響。因此,繆學(xué)勤建議說:“要盡早與企業(yè)中IT部門的工程師進(jìn)行密切溝通與合作,這對于現(xiàn)場和工廠無線網(wǎng)絡(luò)的有效實(shí)施大有裨益。”
在工業(yè)領(lǐng)域,無線網(wǎng)絡(luò)的安全性是否要比有線網(wǎng)絡(luò)差?其實(shí),并不盡然。事實(shí)上,有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)都容易受到攻擊,一個(gè)設(shè)計(jì)合理、制作精良、安裝正確、運(yùn)行正常的無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)際上要比一般的有線網(wǎng)絡(luò)更為安全、可靠。目前工業(yè)用的絕大部分無線解決方案,完全不同于以往的辦公和自動化網(wǎng)絡(luò)。中國儀器儀表學(xué)會名譽(yù)理事夏德海介紹,這些應(yīng)用領(lǐng)域的無線解決方案在設(shè)計(jì)時(shí)都將安全性放在首位,提升安全性的措施大致包括加密技術(shù)、鑒定和驗(yàn)證、密鑰管理和抗干擾設(shè)計(jì)等等,這些都可防止任何未經(jīng)授權(quán)而進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)訪問。其實(shí)在以往的有線網(wǎng)絡(luò)中,這些安全功能往往被忽略掉,單純地依賴于機(jī)械隔離并不能使安全水平提高。所以,正如繆學(xué)勤建議的那樣,只要IT部門與無線設(shè)備制造商通力合作,在具體的應(yīng)用項(xiàng)目中才能夠設(shè)計(jì)出最適用的安全技術(shù)。
IT領(lǐng)域的黑客行為往往出于經(jīng)濟(jì)目的,但工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中信息侵入的目的就顯得更為復(fù)雜與危險(xiǎn)。因此,工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全理應(yīng)受到更多的關(guān)注。IT領(lǐng)域先進(jìn)的安全理念,也應(yīng)該更多地在無線網(wǎng)絡(luò)中得以應(yīng)用與發(fā)展。
解讀無線技術(shù)發(fā)展走向如何提高電池壽命?
隨著無線技術(shù)的推廣應(yīng)用與技術(shù)本身逐漸成熟,無線產(chǎn)品的成本已經(jīng)在逐步走低。據(jù)繆學(xué)勤介紹,低功耗芯片的制造、電池的可再生能源開發(fā)以及供電方式都在改善之中。為了增強(qiáng)電池壽命,各大公司也紛紛采取了措施,如艾默生將無線變送器的電子元件和發(fā)射元件進(jìn)行了低功耗改造,相比原來傳統(tǒng)的有線變送器,耗電量大大降。同時(shí),在網(wǎng)關(guān)的統(tǒng)一管理下,自組織網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn),也就是現(xiàn)場無線變送器,只有收發(fā)信息時(shí)才會耗電,其他情況均保持休眠狀態(tài),幾乎沒有電能消耗,這也大大增強(qiáng)了電池的壽命。
物聯(lián)網(wǎng)深化無線技術(shù)發(fā)展
目前,物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的火熱也在一方面助推了無線技術(shù)的發(fā)展,拓寬了無線技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。據(jù)夏德海介紹,物聯(lián)網(wǎng)為無線傳感器帶來了新的發(fā)展空間。在感知層,無線技術(shù)應(yīng)用的比較多;網(wǎng)絡(luò)層中,有線技術(shù)應(yīng)用較為普遍,無線技術(shù)也逐漸加入其中。同時(shí),無線傳輸技術(shù)非常豐富,其中許多方式具有價(jià)格低廉、功耗低等特點(diǎn),在一些行業(yè)中能被大規(guī)模應(yīng)用,如GPRS。另外,Wi-Fi憑借組網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡單、建設(shè)方便快捷等特點(diǎn),得到了人們的關(guān)注。隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,Wi-Fi作為目前應(yīng)用最廣泛的無線通信技術(shù)之一,將會發(fā)揮重要作用。基于Wi-Fi無線技術(shù),構(gòu)建無線傳輸網(wǎng)與傳感網(wǎng)相結(jié)合的融合應(yīng)用,將成為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中非常重要的組成部分。
應(yīng)用領(lǐng)域更為廣闊
隨著越來越多的公司加入到無線產(chǎn)品應(yīng)用行列中來,各大公司開始專門定制工廠環(huán)境下堅(jiān)固耐用的無線產(chǎn)品。這些公司通過選用正確的基礎(chǔ)設(shè)施和無線技術(shù),提高其工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的性能。無線產(chǎn)品價(jià)格下降,也促進(jìn)了公司將現(xiàn)有的有線網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)化為無線網(wǎng)絡(luò),或?qū)烧咄瑫r(shí)配合使用。
繆學(xué)勤舉例說:“一個(gè)污水處理廠從離中控室?guī)装倜椎牡胤郊乘脽o線網(wǎng)絡(luò)能節(jié)省大量的費(fèi)用。狀況監(jiān)視應(yīng)用無線網(wǎng)絡(luò)同樣能減少部件費(fèi)用,例如用于監(jiān)視旋轉(zhuǎn)功能的集電環(huán)在無線條件下就無須購買,可以用一個(gè)無線傳感器代替。”這樣,通過無線網(wǎng)絡(luò)就可以對污水處理設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行同步監(jiān)測和控制。當(dāng)監(jiān)控中心出現(xiàn)現(xiàn)場污水處理報(bào)警時(shí),報(bào)警內(nèi)容和報(bào)警地點(diǎn)將以中文短信方式發(fā)送到管理人員的手機(jī)上。因此,許多用戶已經(jīng)將無線技術(shù)看做是下一個(gè)技術(shù)騰飛的基礎(chǔ),因?yàn)檫@一方面提升了工廠效能,另一方面也提高了用戶使用的便利性。