工業物聯網與以太網結合的應用與分析

隨著工業物聯網不斷地更新升級，各個公司也在加速工業自動化系統和企業應用之間的深化整合。由于智能制造升級帶來的網絡靈活性開啟的生產新模式，讓工廠企業的管理層越來越難以忽視。

工業物聯網(IIoT)在傳感器技術、無線連接、能量采集、大數據以及云計算方面的創新，是在設備、系統和人之間進行無縫信息交換的一部分，它為制造企業在整個價值鏈上提高業績、靈活性和響應能力鋪平了道路。工業物聯網的發展需要工業以太網，通過以太網提供的數據，大數據分析可以為企業提供更有價值的信息。

考慮到更加高速的工藝對以太網的要求，以及更多的數據采集，工廠需要一個冗余網絡，這樣就可以很容易地在控制層解決網絡問題。全網的可見性也會給邊緣設備提供可依賴的網絡。

一個具有三層路由器和二層管理型交換機的主機就可以滿足核心網絡的需求。二層非管理型交換機要求擴展包含在IP地址層的端口狀態透明度，以及提高端口的服務質量，使之適應工業物聯網需要大量自動化網絡的企業運行環境。不過缺點是這樣的交換機價格昂貴并且實施的時候需要一個相對長的啟動時間。

低成本的、較低功能性的二層交換機的采用，會更經濟地滿足用戶的需求，就像更多的網路被擴展，以滿足工業物聯網時代對于連接程度的需求。一份關于工業以太網基礎設施組件市場的報告中就指出，從長遠來看，隨著企業對于成本的考量，非管理型交換機的需求將會逐步放緩，就像網絡集線器一樣。

為了讓自動化和IT軟件獲取更多端口狀態的可見性，作為邊緣交換機的二層非管理型交換機必須支持Modbus/TCP以及簡單網絡管理協議(SNMP)通訊。這會允許監測控制和數據采集(SCADA)、人機界面(HMI)軟件、以及IT網絡管理系統(NMS)軟件實時地監控交換機設備的狀態。

隨著工業物聯網更多的可編程邏輯控制器(PLC)、輸入/輸出(I/O)設備、終端計算機以及HMI等與以太網相連接，對以太網的穩定性要求會越來越高。對于那些沒有進行升級、無法獲得網絡邊緣透明度的自動化團隊來說，可能會帶來指數級的能源消耗。隨著邊緣設備的增加以及數據采集功能的提高，需要人工檢查交換機的機會會減少，通過自動化的連接系統，會將損失的數據和設備情況及時上傳。

更大的網絡透明度加快了自動化和IT團隊的故障診斷。支持Modbus/TCP以及SNMP協議的邊緣交換機技術也讓故障診斷更容易。在這個融合的網絡模式里，團隊可以快速地獲得網絡問題的解決方案。

例如，來自于工廠車間中溫度傳感器的數據可能對于工程師進行工藝分析，以及IT部門進行云存儲和商業過程分析來說都很重要；一旦發現數據丟失變得明顯，兩個團隊都可以及時發送或接收報警。

更強大的是增加了診斷功能，來自系統控制和IT部門的兩個團隊都可以進行診斷。例如，他們診斷出以太網線與托管溫度傳感器的邊緣交換機I/O輸入的第五個端口之間的連接中斷，并通知相關部門進行必要的修復。對于一個具有板載代理Modbus/TCP和SNMP協議的邊緣交換機來說這完全可以勝任。

更加智能的邊緣交換機甚至在每個端口上提供詳細的統計信息，包括速度、連接計數器、多路廣播信息包計數、單路廣播信息包計數以及誤差計數等。使用同時支持SNMP的邊緣交換機，可以讓IT團隊的網絡管理系統或軟件執行前后連續的狀態監控。

為了跟上工業物聯網需求的設備數量的增長和數據需求的多樣性，將會發生更多類似這樣的以太網應用，可以從設備層到控制層以及中央辦公室上輕松地查看以太網。

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