PROFINET为工业4.0 提供开放平台

作者:Sabine Mühlenkamp 文章来源:PROCESS《流程工业》 点击数:61 发布时间:2017-05-08
流程工业的以太网。
PROFINET为工业4.0 提供开放平台

Profinet现场总线提供了一个基于工业以太网的开放式平台解决方案。自其诞生以来,在流程工业领域一直发挥着越来越重要的作用。它保证了流程工艺技术长期的稳定性,而且也提供了很好的投资保障。

流程工业企业正在寻找新的生产和经营模式,以便保证企业能够灵活地满足市场需求,最终成功占领市场。

小批量生产和特种产品的生产是行业的发展大势。这些业务流程涉及到化工公司、设备供应商和最终用户。

而有关工业4.0、网络化生产和智能化通信的讨论带给业内人士很大的启迪。提高经济性的措施已经具备,但缺少的是相关的标准,尤其是通信技术中使用灵活的接口。此时,Profinet现场总线是一种理想的选择,因为它满足了跨技术领域的种种要求。

Profibus PA和Profinet铺平了道路

Profibus PA现场总线已经为现场通信的数字化奠定了良好的基础。

Profibus PA现场总线允许使用很长的电缆,在恶劣的工况环境中具有易燃易爆炸安全防护功能,能够完全把现场的仪器设备数字化地集成到主控系统和企业的设备资产管理系统中。

使用Profibus PA现场总线能够用数字式通信技术来替代模拟式的通信技术,带给企业所有数字化通信技术的优点以及简单实现本质安全的防爆保护(FISCO标准模式)。

因此,今天在世界各地都可以看到“耦合有PA段的Profibus DP”,这种组合式现场总线已经得到了广泛的应用。该现场总线配置方式有着很强的生命力。借助于Profinet的代理技术规范可以把两大现场总线技术的长处结合到一起,保证长期的投资可靠性。

许多设备生产企业生产了多种不同的网关,而利用这些网关就可以把Profibus PA现场总线的一段集成到Profinet之中。从而也就能够支持其他应用广泛的现场总线工具来完成例如仪器设备配置、参数赋值和状态监控等任务。

PI协会正在为流程工业企业进一步研发Profinet现场总线技术。

目前已经有了适合于Profibus系统和Profinet系统的PA仪器设备4.0,利用他们开发的PA仪器设备4.0将使得现场总线工程项目的设计、安装调试和元器件更换变得更加简单和统一。

在独立于自动化企业的现场总线仪器设备与主控系统相互通信的项目中,PA仪器设备4.0提供了“中性通道”的标准化接口,它能够准确地“复制”现场总线所用仪器设备的功能,并用扩展的Profil-GSD形式做好仪器设备集成的所有准备工作。

经工业以太网所传递的大数据量开拓了迄今为止的数据和信息交换性能,这不仅为流程设备运营商提供了有价值的数据和关键词,更为他们提供了整套流程设备极有说服力的信息。

此外,流程工业企业希望能够得到操作简便的解决方案,包括大量数据处理能力的解决方案 ,以及有着很高的可用性、灵活的拓扑结构、牢固的连接技术、冗余技术和畅通无阻的高性能解决方案。

同时,Ex易燃易爆炸安全防护能力也非常重要。在过去的几年里,PI协会开发了一系列的现场总线技术以满足用户的种种需求,包括流程工业故障诊断和状态监控技术、FDI、Profienergy以及Profinet Security等Profinet现场总线技术。

这些新开发的技术是最终用户、设备生产企业和研究机构密切合作的成果,并采用了开放式的技术,具有很长的生命力,可以在数十年的时间里使用。现场总线仪器设备集成技术FDI的发展就是一个很好的例子。

同时,现有的流程工业设备中很多场合正在使用Profinet现场总线技术,尤其是在可用性和易燃易爆危险环境要求较低,电缆长度较长的应用场合中,例如水处理和污水净化处理领域。

此时,最重要的是可供使用的现场总线仪器设备,从流量计到物位计,许多种类的现场总线仪器设备都可与Profinet现场总线连接。

流程工业企业要走的路不同于其他工业领域。但各领域企业面临的核心问题都是如何利用现场数据为企业创造更大价值。这必须通过网络化的方式,采集信息、处理信息和评估信息,并且能够畅通无阻且实时地把这些信息传输给控制系统或者企业管理层。Profinet现场总线是一个理想的选择。


专访Profibus现场总线组织负责人Peter Wenzel博士

“我们需要一个可持续性发展的以太网解决方案”

今天,许多用户把Profinet现场总线技术作为工业4.0应用的一个固定组成部分。因为它不仅能够快速地传递少量数据,而且也能够高效地传递大量数据,同时也保留了实时传输的能力。Peter Wenzel博士就此发表了自己的见解。

PROCESS:工业4.0有了,但缺少相关的接口标准。PNO现场总线技术协会在流程工业领域的通信标准中扮演着怎样的角色?

Wenzel博士:PI(Profibus和Profinet现场总线)协会从事流程工业领域中现场通信技术的研究已经有30多年的历史了。我们的工作不是仅仅把技术推向市场,更多的是提供一种能够被用户、自动化企业和机构组织所共同接受的解决方案。我们有着共同的认识并时刻准备着解决工业领域中当前出现的问题,并将解决方案成功地运用到产品生产之中。我们在流程工业领域中解决当前问题时也采取这种理念:实现生产现场的以太网网络化,朝着提供更多附加值和工业4.0的方向努力。

PROCESS:为什么Profinet现场总线技术是流程工业最合适的通信技术平台?

Wenzel博士:Profinet现场总线的速度更快,性能更加强大,使用更加灵活而且是一个开放式的系统。因此,Profinet现场总线已经在制造业中成为无人不知的骨干级现场总线系统了。另外,流程工业企业也认识到并在讨论工业4.0带来的商机。但在讨论这些问题之前,我们早已对Profinet进行了升级,使其能够完成流程工业领域内的特殊任务。其中包括冗余技术,无需停机即可完成现场总线仪表设备的更换和参数赋值以及时间戳等。保障流程工业企业能够从中获益。

PROCESS:流程工业对创新的态度常常是等待观望。您如何让他们接受新事物?

Wenzel博士:从外界来看,流程工业企业对新技术的反应似乎有点迟钝。但这主要基于流程行业的特点,企业需要的是长期性和可持续发展的解决方案,PI协会也正在向这方面努力。原则上,这样的技术解决方案只能是多种技术解决子方案综合作用的结果。通过模块化设备和工业4.0等问题的讨论,Namur协会已经采纳了流程设备生产现场的以太网方案。从这一意义上讲, PI现场总线技术协会和Namur协会在一次研讨会中共同探讨了流程工业领域中的以太网应用问题。研讨会的目的是评估过程自动化中以太网通信系统的要求,协调相关问题,分出轻重缓急。

PROCESS:有数据表明,统一架构接口规范的OPC UA作为工业4.0的通信技术协议占据了明显的优势。Profinet现场总线的集成状况如何呢?

Wenzel博士: PI协会与OPC协会已经合作多年。2015年时这种合作得到了进一步的强化,以便把OPC UA进一步集成到Profinet现场总线系统中。目前,OPC UA(统一架构)面向服务的架构成为工业4.0进一步研发的一个模块,尤其是现场总线设备间的通信,例如操作控制站与控制监控层之间的通信或者仪器设备生产数据与企业IT系统之间的数据通信,重点是不同供应商产品之间的通信应用。在这方面,Profinet和OPC UA两大现场总线系统有着很好的互补性,Profinet以TCP/IP通信技术协议为基础的开放式通信无需辅助设备就能够保证信息的传递畅通无阻。其他的一些要求和解决方案目前都在PNO工作组中与OPC专家们一起进行研究。

PROCESS:从长期发展的角度来看,您估计会由Profinet现场总线来取代Profibus现场总线系统吗?

Wenzel博士:PNO协会首要的工作是参与和促进技术进步。我们积极地参与了有关工业4.0的工作,与用户一起协商讨论了相关的要求。随着现场总线技术的进步,遥远的未来,我们认为Profibus现场总线的作用和意义会一步步减少,一步步地退出历史舞台。PNO现场总线解决方案将会得到广泛的应用,从长期发展的角度来看有可能把Profibus系统集成到Profinet系统之中。用户可以自行决定在什么范围内合适使用Profinet现场总线系统。