2025-02-08 手机 0
随着工控技术的不断发展，工业现场自动化和远程监控已经成为现代制造业不可或缺的一部分。为了实现这一目标，我们必须依赖于高效、可靠的通信设备，这些设备能够确保数据传输不受干扰，并且能够在复杂的环境中保持稳定运行。那么，工业现场自动化与远程监控到底需要哪种类型的通信方案呢？我们先来了解一下背景。
工控工业通讯设备是指用于控制和管理生产过程中的各种电子设备，它们通过网络将数据进行收集、处理和传输，从而实现机器间或机器到人之间的信息交流。这些设备包括但不限于 industrial Ethernet 设备、fieldbus 设备、无线通讯模块等。在选择这些设备时，我们需要考虑多个因素，如通信协议、网络拓扑结构、信号质量以及成本等。
在讨论具体需求之前，让我们首先回顾一下当前常见的一些工控通信协议：
PROFIBUS：这是一个基于电缆广播（bus）模式工作的串行总线标准，由德国VIPA协会维护，其应用广泛，尤其是在水处理、大型机械和食品加工行业。
PROFINET：作为PROFIBUS的一个升级版本，是一种基于IP网络技术的一种Industrial Ethernet标准，以TCP/IP为基础，对于大规模、高性能要求场景非常适用。
EtherNet/IP：是一种支持IP地址管理和TCP/IP套件功能的大型控制网，它结合了Ethernet物理层次上的高速数据传输能力，以及特定的应用层协议，以满足对实时性要求较高的情况下使用。
MODBUS TCP/RTU/ASCII：这是一系列简单易用的通讯协议，被广泛应用于不同的硬件平台上，特别是在SCADA系统中用于采集测量值并发送给主站点。
BACnet：专门针对建筑环境设计，可以用来连接各种各样的楼宇智能系统，如HVAC(空调)、照明系统等，同时也适合于其他领域如交通设施管理系统等场景。
CAN (Controller Area Network)：主要用于车辆电气（VE）系统，也可以在其他移动或固定位置上的嵌入式控制系统中使用，例如汽车制动力学测试或者飞行模拟器等处置严格同步性的任务请求及应答消息交换需求的地方利用它提供了低延迟、高可靠性的消息交换服务，而不是单纯地以速度优先，但同时也可能存在一定程度的人员操作界面影响（UI）。
RS-485 & RS-232：虽然它们并不属于新的工控通讯解决方案，但仍然被许多老旧设施所采用，有时候还能看到它们出现在新安装项目中，因为它们具有良好的兼容性，不仅价格更便宜，而且对于一些特殊情况下的接口转换更加灵活，可扩展性强。此外由于历史悠久，所以很多现有的硬件都配有这些接口，使得替换成本相对较低，即使是当今互联网时代，也有一些老旧但依然有效的情形出现，比如说有些公司他们认为更新昂贵所以选择继续维持目前已有的状态，这样做既节省开支又不会因为没有必要升级而导致业务流失，所以从长期角度看这样做也是合理之举之一方面来说可能会引发问题另外一方面则是安全隐患大大的增加，因此如何平衡这个矛盾是一个重要课题
以太网技术：
10BASE-T
100BASE-TX
1000BASE-T
10GBASE-T
每一个数字代表的是最大带宽，每个后缀T表示双绞线以太网连接方式
9.SERIAL TO ETHERNET CONVERTER:
这类产品通常被称作“串口转Eternet”或者“串口服务器”，允许将任何串行端口连接到以太网上，无论是RS232, RS422, RS485还是TTY/TTL信号，都可以通过这种方式进行转换。这对于那些想要利用本地资源但无法直接访问以太网终端用户来说非常有用。
10.Dual mode devices:
这类产品可以同时支持两种不同的网络类型，一般来说至少包括一次serial 和一次ethernet，但是也有更多复杂配置比如USB,HDMI 等。这样的装置对于某些场合非常有用，当你希望保持某个device 可以接受不同形式输入的时候就很方便，比如说同一台电脑既要接受键盘输入又要输出显示内容给屏幕。
11.Wireless solutions:
使用无线解决方案可以极大提高部署灵活性，无线技术减少了拖拉长距离电缆的问题。但由于信号质量受到天气条件影响因此通常只推荐在室内使用或者加固覆盖区域。不过，与此同时，在实际工程实施过程中，如果没有仔细规划，就可能遇到信号衰减的问题甚至完全失去连接，这就需要额外预算来购买增强器或重新布局无线路由器。如果空间有限，那么就不得不根据实际情况调整策略，比如降低频率但是牺牲了一定的带宽效率，或者采用更高频段但是前提条件是确保无干扰源才可行。
12.Fiber optic communication system:
光纤通信体系通常涉及光纤作为介质，将数字信息编码成光脉冲，然后通过光纤导向另一端解码恢复成数字信息。当数据速率达到数千兆bps以上时，这就是必需品，因为普通铜皮电缆根本无法承载如此大量流量。而且既然涉及到了光束那么自然就会想到激光驱动，而且如果想进一步提高耐温性能，那么温度变化下激光波长稳定变化也是关键因素之一。然而最大的挑战就是投资成本过高，而且安装起来比较困难以及断裂风险巨大，所以只能在极其特殊情境下考虑。
13.IP Addressing and DNS:
在建立起你的industrial network之后，你还需要确定如何分配IP地址给你的所有节点。这是一个重要决定，因为它将决定如何组织你的网络架构，以及你是否能够轻松地添加新节点。你还应该考虑DNS(Domain Name System)服务，它允许你为你的节点赋予人类友好名字，而不是难记忆的IP地址。这使得日志记录变得更加容易，并且让诊断问题变得更加简单。如果你正在构建一个小型局域网，你可能不需要DNS，但如果你正在构建一个更大的企业级解决方案，则DNS变成了至关重要的事项。
14.Segmentation and VLANs:
工业环境中的许多项目都包含多个子组件，每个子组件都必须独立运行并且彼此隔离。在这种情况下，您可能希望将您的网络分割成几个逻辑单元，每个单元都是自己的小世界。在这个步骤里您会学习如何创建VLANs(Virtual LANs)，即虚拟局域网，使得多台计算机共享同一物理媒体而不会互相干扰。当您完成这一步骤后，您应该能够创建自己的VLAN策略并实施它，以确保您的网络按预期运行，并防止未经授权访问敏感数据源头。
15.Network Security:
网络安全始终是一个迫切的话题，无论是在家里的Wi-Fi还是商业运营环境里都不例外。保护您的工业资产免受黑客攻击以及防止未授权访问都是至关重要的事情。一旦发现漏洞，就必须迅速采取措施修补漏洞并改进整体安全策略。此外，还应当密切关注最新发布的心知心知威胁报告，并根据最新研究结果更新防御措施。
综上所述，在选择正确类型的通信方案时，我们应当综合考量诸多因素，不仅仅限于通信协议，还包括物理媒体选项、安装难度、维护成本以及未来扩展能力等。此外，在实际工程实施过程中，还需充分考虑所有潜在风险，特别是在安全性方面，要采取一切必要措施保护关键信息和资产免遭破坏。不管怎样，最终目标都是实现高效、一致、高可靠性的工业自动化与远程监控，为企业创造价值，同时保证生产过程顺畅开展下去。
