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2020OEM機械設計技術研討會云會議
工業以太網

行業龍頭經驗,內網改造干貨!你想要的都在這里!

  2020年05月15日  

  企業內外網是工業互聯網基礎層級的建設工作,無論從智能工廠建設的系統維度,到產品生產的生命周期維度,還是從智能化的特征維度都離不開網絡的數據傳輸,網絡建設都是推進數字化改造的前提。

為企業數字化建設保駕護航

  現代化的智能工廠,是利用傳感器、信息和通信技術連接設備,收集并分析數據。利用已經收集到的數據來控制設備和儀器,從而提高生產效率。智能工廠的通信解決方案要滿足四項要求:能與所有設備互聯,包括但不限于傳統工廠架構的設備;支持不同設備間的協議轉換;全面防御網絡攻擊;最大化提升全局設備效率。

  基于這四點要求,我們可以把智能工廠整個架構分為設備層、控制層和信息層。

  在設備層,通過串口或者現場總線將傳統設備、現場總線設備和以太網設備連接起來,實現網絡化、IP 化通信并提升運營效率。

  在控制層,工業以太網和 WLAN 可以實現有線網絡的高度冗余和無線連接的穩定性需求;工業安全路由器可以實現重要資產保護和公網間的安全訪問機制。

  通過穩定的設備層和控制層,數據就可以安全到達信息層,實現云共享。

  秉持 30 余年工業現場通信經驗,Moxa 參與了多項國家重點項目與多個國家級智能制造試點示范工程,在智能制造工廠內網的咨詢、設計、規劃方面累積了諸多經驗。例如:奧運鳥巢轉播系統及水立方全方位燈控照明系統, 世博軸燈光控制系統, 港珠澳大橋全線智能監控系統,青康藏高原電力監控系統,山東某中央空調工廠車間網絡,柳州某乘用車焊裝車間網絡,東北某鋼廠厚板智能制造項目,北京某汽車多車型智能化柔性試點,北京某老字號醫藥企業生產基地智能倉儲等。

典型案例

  1. 助力山東某企業重建車間內工業網絡

  某企業在 2015 年就建立了車間網絡,下端連接了車間大屏,工位機,以及各種儀器儀表,向上連接工廠各個系統,打通了從車間到網店的數據通信的路徑。然后以磁懸浮軸承中央空調可以降低 60% 功耗為產品優勢,全面接受客戶定制,快速降低原材料庫存。

  但系統完成后還有些問題,例如倉庫發貨與產線上的數量不匹配,AGV 在線路中停頓等,前后查找問題耗費了將近一年時間。原來工業現場負責通信的交換機是普通的商業交換機,而非工業機。在與企業多次探討后,重建了車間網絡,幫客戶梳理了工廠內網的功能,建立了穩定可靠的廠內工業通信網絡。

  從技術上來說,交換機的技術是一樣的,但工業網絡交換機特別為工業使用場景增加了許多適用性特點。工業現場一般不會配備空調,同時工業生產環境可能長期處于零度以下或在 60 攝氏度以上,設備需要克服環境溫度的影響保持正常工作;工業生產現場有很多大型機械,它們都使用大功率電動機產生力量來執行動作,這些動力機構在動作時必然會對電源產生強大的影響,也會有部分弱電線路受到電磁效應的沖擊,如果通信設備無法承受這樣的影響就會出現各種問題,輕者數據丟失、錯亂,重者芯片燒毀。

  Moxa 產品特別針對這些方面增加了針對射頻磁場、工頻磁場、脈沖磁場、靜電抗擾、突波浪涌、電流抗擾、電壓暫降、電源短時中斷等方面做了特殊處理。因此,在更換為工業級通信設備后,數據通信完全正常,之前頻繁出現的問題也完全消失。同時 Moxa 以環網機制實現了網絡的快速冗余,當一條網線斷開后,不會影響整個生產線的正常運作。后來在這個網絡上陸續接入了生產看板、工位機、RFID 掃碼設備、智能電表、流量計等設備,至今已經運行超過 3 年,未出現任何問題。企業業主對 Moxa 設備質量交口稱贊。

  2. 保障柳州某乘用車基地焊裝車間網絡部署

  在汽車生產中,大家會聽到有個名詞為生產節拍。意思就是多長時間生產一輛車,通常用在總裝生產線上。同樣的,在焊裝生產線上也會這樣講,例如 40JPH 為每小時完成 40 輛車的焊接工作。位于廣西柳州的某乘用車焊裝車間網絡就是使用的 Moxa 的設備搭建。

  在這個工業環境中現場環境最惡劣的同樣不是溫度,而是無處不在的電磁干擾和不穩定的電源環境,整個柔性化產線由 38 臺機器人完成操作,其中有多臺焊接機器人,一旦焊接開始,電磁干擾瞬間升高。同時電源供電劇烈抖動,普通的商業級設備在這種環境下無法穩定工作。

  在做網絡設計時,企業就明確要求,一定要高度可靠,生產過程中不可中斷,一旦產線停止工作,損失將會高達 300 萬人民幣/天。因此 Moxa 提供了高度可靠的冗余環網的設計,針對生產線不會變動的情況,特別增強了自愈保護時間,一旦網線斷開,千兆的冗余環網可以在 50ms 之內自愈。

  直接連接設備的接入型交換機也提供了高強度的防護,與 PLC 達到同樣的防護級別,可以在惡劣環境中穩定工作。項目建成后,整個生產線設置 4 個上件工位,總人工數只需4人,有線生產節拍 40 JPH,設備故障率 <3.5%,同時可以實現不同車型的柔性化生產,換型節拍 <120 秒,換型過程全自動完成。設備穩定達到設計標準,獲得客戶好評。

積極布局 5G 工業級 CPE 研發

  Moxa 非常重視工業通信的新技術與新的發展方向,尤其是近年來國內外熱門的 TSN 與 5G 技術。面對洶涌的 5G 大潮,Moxa 積極部署了 5G 工業級 CPE 的研發。工業場景對通信最大的需求是 URLLC, 即高可靠性和低延時,Moxa 十分關心 5G 標準中的通信穩定性,力爭在標準完善后可以在第一時間推出新的產品,為客戶在內網改造方面提供最有力的技術支持!

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