He aha kahi ʻōnaehana kamaʻilio ʻoihana a no ke aha he mea nui ai

Hoʻolauna

I loko o ka automation ʻoihana, ʻo ke kamaʻilio ʻana ke kahua e hiki ai i nā mīkini, nā mea ʻike, nā mea hoʻokele, a me nā polokalamu ke hana ma ka ʻike like i ka manawa kūpono. Kūkulu ʻia kahi ʻōnaehana kamaʻilio ʻoihana no ka hoʻololi ʻikepili deterministic, ka loaʻa kiʻekiʻe, a me ka hana hilinaʻi i nā wahi ʻino kahi e hiki ai i nā lohi a i ʻole nā ​​​​hemahema ke hoʻopilikia i ka hana ʻana a hoʻopilikia i ka palekana. ʻO ka hoʻomaopopo ʻana i ke ʻano o ka hana ʻana o kēia mau ʻōnaehana e kōkua i ka wehewehe ʻana i ke kumu e hiki ai i nā hale hana ke nānā i nā lako i ka manawa maoli, hoʻonohonoho i nā kaʻina hana ma nā polokalamu he nui, a hoʻopili i ka ʻenehana hana me nā ʻōnaehana ʻoihana. Hōʻike nā ʻāpana ma hope i ka mea e komo ai kahi ʻōnaehana kamaʻilio ʻoihana, pehea e ʻokoʻa ai mai ka pūnaewele maʻamau, a no ke aha e pili pololei ai i ka manawa hana, ka pono, a me ka ʻike.

No ke aha he mea nui ai nā ʻōnaehana kamaʻilio ʻoihana

An ʻōnaehana kamaʻilio ʻoihanalawelawe ma ke ʻano he ʻōnaehana nerve waena ohana hou, ka mana hana, a me nā wahi automation. ʻAʻole e like me nā pūnaewele IT ʻoihana maʻamau e hoʻokau mua i ka bandwidth a me ka pilina ākea, ua hana ʻia nā pūnaewele ʻoihana e hoʻomaʻamaʻa i ka hoʻololi pololei ʻana o ka ʻikepili ma waena o nā sensor, actuators, programmable logic controllers (PLCs), a me nā ʻōnaehana nānā. Ke hoʻopili nei i ka hakahaka ma waena o ka ʻenehana hana (OT) a me ka ʻenehana ʻike (IT), hoʻokumu kēia mau ʻōnaehana i ke kahua kumu e pono ai no nā hana ʻoihana 4.0.

ʻO nā pilikia kālā a me nā hana i nā wahi ʻoihana e pono ai nā hoʻolālā kamaʻilio kūikawā. ʻO kahi hāʻule pūnaewele transient a i ʻole ka piʻi ʻana o ka latency kiʻekiʻe e hiki ai ke hana i kahi pilikia buffering manawa pōkole i loko o kahi keʻena ke alakaʻi i ka pōʻino lako, nā pōʻino palekana, a i ʻole nā ​​​​tausani kālā i nā mea i ʻoki ʻia ma ka papahele hale hana. No laila, ua hoʻolālā ʻia nā ʻōnaehana kamaʻilio ʻoihana e hōʻoia i ka lawe ʻana o ka ʻikepili i loko o nā manawa paʻa a hiki ke helu ʻia, e kuhikuhi pinepine ana i nā ana loaʻa pūnaewele o 99.999% a ʻoi aku paha.

Pehea lākou e hoʻomaikaʻi ai i ka manawa hana a me ka ʻike

Ma ka hoʻomaʻamaʻa ʻana i ka hoʻololi ʻikepili wikiwiki ma waena o nā polokalamu pae kahua a me nā ʻōnaehana hoʻomalu a me ka loaʻa ʻikepili (SCADA) pae kiʻekiʻe, hoʻonui nui nā pūnaewele hou i ka pono holoʻokoʻa o nā lako (OEE). ʻAe ka telemetry hoʻomau i nā luna o nā hale hana e hoʻololi mai nā hiʻohiʻona mālama reactive a i nā hiʻohiʻona mālama wānana. Ke kamaʻilio maʻalahi nā mea ʻike haʻalulu a me nā hoʻokele motika ma nā kahawai bandwidth kiʻekiʻe—e hana pinepine ana ma 100 Mbps a i 1 Gbps—hiki i nā ʻenekini analytics ke ʻike i nā anomalies microscopic ma mua o ka hiki ʻana mai o nā hemahema mechanical.

Hoʻēmi pololei kēia ʻike mau ʻana i ka manawa hoʻomaha i hoʻolālā ʻole ʻia. I loko o nā ʻoihana hana kaumaha, kahi e hiki ai i hoʻokahi hola o ka hana i hoʻōki ʻia ke loaʻa nā kumukūʻai ma mua o $100,000, ʻo ka hiki ke hahai i kahi hewa pūnaewele i kahi awa kikoʻī a i ʻole ka haki uwea i kekona ma mua o nā hola e hoʻololi nui i ke ʻano mālama. ʻO nā protocol diagnostic holomua i hoʻohui ʻia i loko o ka ʻōnaehana kamaʻilio e hāʻawi i ka pololei kikoʻī e pili ana i ke olakino pūnaewele, e hoʻemi ana i nā lohi hoʻoponopono pilikia a hoʻonui i ka manawa hana.

No ke aha he mea nui ka interoperability, determinism, a me ka cybersecurity

ʻO ka mea hoʻokaʻawale koʻikoʻi o kahi ʻōnaehana kamaʻilio ʻoihana ʻo ia ka determinism—ʻo ia ka hōʻoia piha e hoʻouna ʻia a loaʻa kahi leka i loko o kahi manawa kikoʻī a wānana ʻia. I nā noi hoʻokele neʻe, e like me nā lima robotic i hoʻonohonoho ʻia a i ʻole nā ​​​​laina hoʻopili wikiwiki, pono e mālama pinepine ʻia ka jitter pūnaewele ma lalo o 1 microsecond. Me ka ʻole o kēia pololei deterministic, hāʻule ka hoʻohui ʻana o nā axis multi-axis, e hopena ana i nā hemahema huahana a me nā ulia mechanical.

Hoʻomaopopo ka Interoperability i nā lako like ʻole mai nā mea kūʻai aku like ʻole e hiki ke kamaʻilio me ka ʻole o nā bottlenecks ponoʻī. ʻAe nā protocols maʻamau i nā hale hana e hoʻohui i nā mīkini kūikawā i loko o kahi pūnaewele ākea o ka hale hana, e hōʻemi ana i nā kumukūʻai laka a me ka hoʻohui ʻana o ka mea kūʻai aku. Eia nō naʻe, hoʻonui kēia pilina i hoʻonui ʻia i ka ʻili hoʻouka. ʻAʻole koho hou ka hoʻokō ʻana i nā hana cybersecurity ikaika, ʻoiai ke kūpaʻa i ke kūlana IEC 62443. Pono nā ʻōnaehana kamaʻilio ʻoihana e hoʻokomo i ka nānā hohonu ʻana o ka packet, ka hoʻokaʻawale ʻana o ka pūnaewele, a me ka mana komo pae awa e pale aku i nā hoʻoweliweli cyber waho a me nā hoʻonohonoho hewa kūloko.

Nā mea i komo i loko o kahi ʻōnaehana kamaʻilio ʻoihana

ʻO ke ʻano o kahi ʻōnaehana kamaʻilio ʻoihana e uhi ana i nā papa he nui, e hoʻohui pono ana i nā lako kino me nā protocols polokalamu paʻakikī. Ke kūlike nei me ka Purdue Enterprise Reference Architecture, hoʻokaʻawale kēia mau ʻōnaehana i ke kaʻa pūnaewele mai ka Pae 0 (nā kaʻina hana kino) a hiki i ka Pae 3 (nā ʻōnaehana hana hana) a ma ʻō aku. Hōʻoia kēia ʻano papa e noho kaʻawale ana ka ʻikepili kaohi koʻikoʻi mai ke kaʻa ʻoihana liʻiliʻi i ka manawa.

Nā papa koʻikoʻi a me nā ʻāpana

Ma ka pae kumu, ʻo nā ʻāpana kino e komo pū ana me nā kuapo paʻa, nā mea hoʻohele uila, nā puka komo, a me nā kaula i hoʻolālā ʻia e kū i nā mahana koʻikoʻi, ka hoʻopilikia electromagnetic koʻikoʻi (EMI), a me ka haʻalulu mau. ʻO nā kuapo Ethernet ʻoihana, no ka laʻana, pinepine lākou i nā pā IP67-rated, ka uhi conformal ma nā papa kaapuni, a me nā mea hoʻokomo mana keu e ola ai i nā kūlana papahele mea kanu paʻakikī.

Ma luna o ka papa kino, hoʻohana ka loulou ʻikepili a me nā papa noinā kuʻina hana kūikawāe hoʻokele i ke kaʻa. Hana nā puka komo a me nā polokalamu kamepiula lihi ma ke ʻano he unuhi, e hoʻololi ana i ka ʻikepili serial kahiko i nā ʻeke Ethernet hou. ʻAe kēia i nā mīkini kahiko a kaʻawale e komo i nā hoʻolālā hōʻiliʻili ʻikepili holomua me ka ʻole o ka koi ʻana i ka hoʻoponopono hou ʻana o ka lako.

Pehea e hoʻolālā ai nā protocols, media, topology, a me ke ʻano o ka manawa

ʻO ke koho ʻana o nā pāpaho kino e hoʻoholo nui i nā hiki a me nā palena o ka pūnaewele. Loaʻa nā kaula keleawe ʻoihana maʻamau (Cat5e a i ʻole Cat6a shielded twisted pair) akā ua paʻa mau ʻia e kahi palena lōʻihi 100-mika no kēlā me kēia ʻāpana. No nā hale ākea a i ʻole nā ​​​​wahi me ka EMI koʻikoʻi, ua hoʻolaha ʻia ke kaula fiber optic hoʻokahi-ʻano, hiki ke hoʻouna i ka ʻikepili ma luna o nā mamao e ʻoi aku ana ma mua o 10 kilomita me ka ʻole o ka hōʻailona hōʻino.

Hoʻohālikelike hou ka hoʻolālā Topology i ke kūpaʻa o ka ʻōnaehana. ʻOiai ʻo ka ʻoihana IT e hilinaʻi pinepine nei i nā topologies hōkū, hoʻohana pinepine nā pūnaewele ʻoihana i nā hoʻonohonoho apo a i ʻole nā ​​​​​​hoʻonohonoho daisy-chain e hoʻomaikaʻi i ka holo ʻana o nā kaula a hōʻoia i ka redundancy. ʻO nā protocols e like me ka Media Redundancy Protocol (MRP) a i ʻole Device Level Ring (DLR) e ʻae i kahi topology apo e hoʻōla mai kahi haki kaula ma lalo o 50 milliseconds. Eia kekahi, hoʻokō ʻia ka manawa pololei ma o ka IEEE 1588 Precision Time Protocol (PTP), kahi e hoʻonohonoho ai i nā uaki hāmeʻa ma ka pūnaewele i ka pololei sub-microsecond, kahi mea e pono ai no ka kaohi neʻe i hoʻonohonoho pono ʻia.

Pehea e Hoʻohālikelike ai i nā Koho Protocol

ʻO ka loiloi ʻana i kahi ʻōnaehana kamaʻilio ʻoihana e pono ai ka hoʻomaopopo hohonu ʻana i nā ʻano hana protocol. ʻO ka hoʻololi ʻana mai nā kaʻa serial ponoʻī i nā kūlana Ethernet-based ua hoʻohui i ka papa kino, akā ua kūpaʻa loa nā papa noi. ʻO ke koho ʻana i ka protocol kūpono e kuhikuhi ʻaʻole wale i ka wikiwiki o ka pūnaewele akā ʻo ka nui loa o nā mea hana hiki iā ia ke kākoʻo a me ka paʻakikī o kona hoʻohui ʻana.

Nā kūlana koʻikoʻi no ke koho ʻana i nā protocol

Pono nā ʻenekinia e loiloi i nā protocols e pili ana i nā pae hana koʻikoʻi: ka manawa pōʻaiapuni liʻiliʻi loa, ka helu node kiʻekiʻe loa, ke kākoʻo topology, a me nā ʻano hana redundancy maoli. ʻO kahi mea kanu automation hana e nānā ana i nā pae pahu e koi wale i nā manawa pōʻaiapuni i nā haneli milliseconds, e lawa ai ke kamaʻilio TCP/IP maʻamau. I ka ʻaoʻao ʻē aʻe, pono ka mīkini paʻi wikiwiki i nā manawa pōʻaiapuni ma lalo o 1 millisecond.

ʻO kekahi kumu koʻikoʻi ʻo ia ka pono o ka ukana o ka protocol. Loaʻa i kekahi mau protocols nā overhead koʻikoʻi no ke ala ʻana a me nā diagnostics, kahi mea i ʻae ʻia no nā pūnaewele SCADA nui akā hōʻino i ka mana mīkini kiʻekiʻe. Hoʻopilikia nui ke koho ʻana o ka protocol i nā kumukūʻai lako, ʻoiai ʻo kekahi mau kūlana hana kiʻekiʻe e koi ana i nā Application-Specific Integrated Circuits (ASICs) kūikawā a i ʻole Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs) i loko o kēlā me kēia hāmeʻa kahua.

ʻO ka Ethernet ʻoihana vs. fieldbus

Hana nā hoʻolālā kahua kahua kahiko, e like me PROFIBUS DP a i ʻole Modbus RTU, ma nā pilina serial (e laʻa, RS-485). He ikaika loa kēia mau pūnaewele a he deterministic akā ʻeha lākou i nā palena bandwidth koʻikoʻi, e kaupalena pinepine ana i ka 12 Mbps no PROFIBUS a haʻahaʻa loa no nā mea ʻē aʻe. He hierarchical paʻa lākou a hakakā e lawelawe i nā nui nui o ka ʻikepili diagnostic e pono ai nā ʻōnaehana mālama wānana hou.

Nā kaʻina hana Ethernet ʻoihana, me PROFINET, EtherNet/IP, a me EtherCAT, ua pani nui ʻia ka fieldbus i nā hoʻolaha hou. Ke hana nei ma 100 Mbps a i 1 Gbps, hāʻawi ʻo Industrial Ethernet i ka bandwidth e pono ai e hoʻouna i ka ʻikepili hoʻomalu manawa maoli a me ka ʻikepili diagnostic ʻaʻole manawa maoli ma luna o ka uea kino like. ʻOiai ua kaupalena pinepine ʻia nā pūnaewele fieldbus i 32 a i ʻole 128 mau kikowaena no kēlā me kēia ʻāpana, hiki i nā pūnaewele Industrial Ethernet ke hoʻonui i nā tausani o nā mea i hoʻopili ʻia, inā ua hoʻokaʻawale pono ʻia ka pūnaewele.

Nā kūʻē ma ka latency, scalability, a me ka robustness

ʻO ka hoʻokō ʻana i ka latency haʻahaʻa loa e koi pinepine i nā hoʻololi i ka hoʻohālikelike pūnaewele maʻamau. No ka laʻana, hoʻokō ʻo EtherCAT i nā manawa pōʻaiapuni ma lalo o 100 microseconds no 1,000 mau kiko I/O i hoʻokaʻawale ʻia ma ka hoʻohana ʻana i kahi mīkini "hana ma ka lele". Eia nō naʻe, koi kēia i nā lako paʻa kūikawā ma nā kikowaena kauā a ʻaʻole hoʻohana i nā kuapo Ethernet maʻamau i loko o ka ʻāpana EtherCAT.

I ka ʻaoʻao ʻē aʻe, hilinaʻi nui nā protocols e like me EtherNet/IP i nā lako Ethernet maʻamau, ʻaʻole i hoʻololi ʻia a me ka TCP/UDP/IP suite. Hoʻonui kēia i ka scalability a me ka hoʻohui IT/OT maʻalahi akā ʻoi aku ka hilinaʻi o ka hoʻokō ʻana i ka determinism sub-millisecond i ka hoʻonohonoho pūnaewele akahele, ka hoʻonohonoho ʻana i ka Quality of Service (QoS), a me nā kuapo hoʻokele hana kiʻekiʻe.

Pehea e koho ai i ka ʻōnaehana kūpono

ʻO ka hoʻolālā ʻana a me ka hoʻolaha ʻana i kahi ʻōnaehana kamaʻilio ʻoihana ikaika e pono ai ke kaulike i nā pono hana koke me ka scalability lōʻihi a me ka palekana. ʻAʻole lawa ka loiloi loea wale nō o ka bandwidth a me ka latency; pono nā ʻenekinia e hoʻohana i kahi hiʻohiʻona Total Cost of Ownership (TCO) e helu ana i ka hana hoʻohui, ka mālama mau ʻana, a me ka pono e hiki ʻole ke pale ʻia no ka hoʻonui ʻana i ka wā e hiki mai ana.

Ke loiloi nei i nā koi noi a me ke kahua i hoʻokomo ʻia

Pono nā hoʻolālā neʻe ʻana e noʻonoʻo i ke kahua i hoʻokomo ʻia. I nā wahi brownfield, ʻaʻole hiki ke hoʻololi piha i ke kahua kahua kahua kahiko. Akā, hoʻolaha nā mea hoʻohui ʻōnaehananā puka komo protocol a me nā mea hoʻokele lihie hoʻopili i ka ʻikepili serial i loko o nā kiʻi Ethernet, e hoʻopili ana i ka mea kahiko me ka mea hou. Pono nā ʻenekinia e helu pono i ka latency i hoʻokomo ʻia e kēia mau puka unuhi e hōʻoia i ka paʻa ʻana o nā loops control.

No nā papahana greenfield, he mea nui ka loiloi ʻana i ka scalability o nā node. Pono nā mea hoʻolālā e kuhi i ka helu o nā node pūnaewele e pono ai i nā makahiki he ʻumi e hiki mai ana. ʻO kahi hana maikaʻi loa maʻamau, ʻo ia ka hoʻolālā ʻana i nā subnets e hoʻohana ʻole ana ma mua o 50% a 60% o kā lākou bandwidth i loaʻa a me ka mana node i ka hoʻomaka mua ʻana. No ka laʻana, ʻo ka palena ʻana i hoʻokahi kikowaena hoʻolaha i emi iho ma mua o 500 mau mea hana e pale ai i nā ʻino hoʻolaha mai ka hoʻohaʻahaʻa ʻana i ka hana pūnaewele i ka wā e hoʻonui ai ka hale.

Nā kūlana no ka mālama ʻana, ka palekana palekana, a me ka hilinaʻi

Kuhikuhi nā ʻōnaehana hoʻokō i ke kumu no ka palekana hana a me ka pale pūnaewele. I kahi e hoʻoweliweli ai nā mīkini kaumaha i ke ola kanaka, pono ka ʻōnaehana kamaʻilio e kākoʻo i nā kuʻuna palekana (e laʻa, PROFIsafe, CIP Safety) e kūlike me IEC 61508. Hoʻohana kēia mau kuʻuna i nā loina ʻeleʻele e hoʻokō ai i ka Safety Integrity Level 3 (SIL 3), e hōʻoia ana i ka hiki ke hāʻule weliweli ma ke koi ʻana ma lalo o 10^-7 i kēlā me kēia hola.

I ka manawa like, pono e kūlike ka hoʻolālā pūnaewele me ka IEC 62443kūlana palekana palekana. Pili kēia i ka hoʻokumu ʻana i nā wahi palekana a me nā ʻauwaha like ʻole, ka hoʻolaha ʻana i nā pā ahi ʻoihana, a me ka hoʻokō ʻana i ka palekana awa koʻikoʻi. ʻO ka hoʻopau ʻana i nā awa kino i hoʻohana ʻole ʻia a me ka hoʻohana ʻana i ka kānana helu wahi MAC ma ka pae kuapo he mau ʻanuʻu nui ia i ka hoʻokō ʻana i kahi kūlana palekana kumu.

Nā hana hoʻokō e hōʻemi i ka pilikia hoʻohui

ʻO ka hoʻolaha kūleʻa e hilinaʻi ʻia ana ma ka hōʻoia paʻa a pae ʻia e hōʻemi i nā pilikia hoʻohui. Ma mua o ke kau ʻana ma ke kino, pono e hana ʻia kahi Hoʻāʻo ʻAe ʻia o ka Hale Hana (FAT) piha e hoʻohālike i ka nui o ke kaʻa pūnaewele a hōʻoia i ka interoperability protocol. Pono kēia pae hoʻāʻo e hōʻoia i ka hoʻonohonoho ʻana o ka Quality of Service (QoS) i nā ʻeke mana koʻikoʻi ma mua o nā hoʻoili ʻikepili nui.

I ka wā o ka hoʻokō kino ʻana, pono ka mālama pono ʻana i nā kūlana uwea. ʻO ka hoʻokumu pono ʻole ʻana a i ʻole ka hoʻohana ʻana i nā uwea pale ʻole i nā wahi voltage kiʻekiʻe hiki ke hoʻokomo i ka hoʻopilikia electromagnetic, e alakaʻi ana i ka nalowale o ka packet a me nā hewa intermittent i ʻike nui ʻia he paʻakikī ke ʻike. ʻO ka mea hope loa, ʻo ka hoʻokumu ʻana i kahi kahua o ka hana pūnaewele—e hoʻopaʻa ana i ka nui o ke kaʻa maʻamau, nā helu jitter, a me nā ukana CPU kuapo—hāʻawi i nā hui mālama me ka ʻikepili quantitative e pono ai e ʻike a hoʻoponopono i ka hōʻino ʻana o ka pūnaewele ma mua o ka hopena i ka hana ʻana.

Nā Manaʻo Koʻikoʻi

• ʻO nā hopena koʻikoʻi a me ke kumu no ka ʻōnaehana kamaʻilio ʻoihana
• Nā kikoʻī, ka hoʻokō ʻana, a me nā loiloi pilikia e pono ke hōʻoia ʻia ma mua o kou hoʻohiki ʻana
• Nā hana kūpono a me nā ʻōlelo aʻoaʻo hiki i ka poʻe heluhelu ke noi koke

Nā Nīnau i Nīnau Pinepine ʻia

He aha ka ʻōnaehana kamaʻilio ʻoihana?

He pūnaewele paʻa ia e hoʻopili ana i nā mea ʻike, PLC, SCADA, kelepona, intercom, a me nā alarm i hiki ai i ka ʻikepili a me ka leo ke neʻe hilinaʻi i ka manawa maoli ma nā wahi ʻoihana.

No ke aha he mea nui kahi ʻōnaehana kamaʻilio ʻoihana no ka manawa hana o ka hale hana?

Hoʻemi ia i ka downtime ma ka hāʻawi ʻana i nā hōʻailona wikiwiki a wānana ʻia a me ka ʻike maopopo ʻana i nā hewa, e kōkua ana i nā hui e ʻike mua i nā pilikia a pane ma mua o ka hoʻōki ʻana o nā hemahema i ka hana ʻana.

He aha nā huahana i hoʻohana pinepine ʻia i nā wahi ʻino a weliweli paha?

ʻO nā koho maʻamau e komo pū me nā kelepona kū i ka pahū a i ʻole ke kū i ka wā, nā intercom wikiō, nā pahu kelepona ulia pōpilikia, nā ʻōnaehana PA, a me nā polokalamu IP PBX/VoIP i kūkulu ʻia no ka walaʻau, ka lepo, ka makū, a me nā wahi pilikia.

Pehea e koho ai ma waena o ke keleawe a me ka fiber no kahi pūnaewele ʻoihana?

E hoʻohana i ke keleawe pale no nā holo pōkole a hiki i 100 mika a me nā hoʻonohonoho maʻamau. E koho i ka fiber no nā mamao lōʻihi, nā wahi EMI kiʻekiʻe, a i ʻole ke pono ka hoʻokaʻawale ikaika a me ka hilinaʻi iwi kuamoʻo.

No ke aha e koho ai iā Siniwo no nā hoʻonā kamaʻilio ʻoihana?

Hāʻawi ʻo Siniwo i ka hoʻolālā hoʻokahi, ka hoʻohui ʻana, ka hoʻonohonoho ʻana, a me ka mālama ʻana, me ATEX, CE, FCC, ROHS, a me nā huahana i kākoʻo ʻia e ISO9001 no ka hana mining, ka ʻaila a me ke kinoea, ka halihali, a me nā ʻoihana koi ʻē aʻe.