一直以來(lái)，工業(yè)通訊技術(shù)與工業(yè)控制系統相伴而生，是工業(yè)控制發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。當前，隨著(zhù)數字化時(shí)代的到來(lái)，新型工業(yè)制造模式對于工業(yè)控制系統提出了新的需求，也同時(shí)對于工業(yè)通訊技術(shù)提出了新的挑戰。作為一家技術(shù)驅動(dòng)型公司，從Ethernet傳統現場(chǎng)總線(xiàn)到EtherCAT，倍福一直致力為用戶(hù)打造打造高效、靈活、安全的工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò )。面對新的需求和挑戰，倍福將如何融合5G、TSN等新技術(shù)，推動(dòng)面向未來(lái)工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò )的創(chuàng )新和發(fā)展，本期專(zhuān)題特邀德國倍福公司技術(shù)推廣經(jīng)理范斌進(jìn)行深入解讀。

自動(dòng)化博覽：近兩年倍福在工業(yè)通訊技術(shù)上的突出創(chuàng )新有哪些？

范斌：倍福敏銳捕捉工控通訊行業(yè)中的新技術(shù)，并持續跟蹤。這包括倍福與EtherCAT技術(shù)協(xié)會(huì )、OPC基金會(huì )、TSN、5G相關(guān)組織的密切合作。近兩年，倍福研發(fā)了EtherCAT G/G10，該技術(shù)基于EtherCAT，帶寬升至千兆和萬(wàn)兆。EtherCAT G主要面向需要更大數據量實(shí)時(shí)傳輸的工業(yè)控制場(chǎng)合，如視頻或者圖像文件傳輸的場(chǎng)景，高端測量測試等場(chǎng)景。該技術(shù)是基于EtherCAT技術(shù)的創(chuàng )新，主要表現在以下兩大方面：首先考慮到EtherCAT技術(shù)的一致性的問(wèn)題，EtherCAT G因為采用完全相同的運行機制，全面兼容EtherCAT技術(shù)，因此，現有的EtherCAT產(chǎn)品可以在EtherCAT G的網(wǎng)絡(luò )中繼續使用，并且網(wǎng)絡(luò )自動(dòng)適配不同的協(xié)議產(chǎn)品；其次，通過(guò)分支控制器，EtherCAT G網(wǎng)絡(luò )的效率相對于EtherCAT可以提升7倍。

德國倍福公司技術(shù)推廣經(jīng)理范斌

自動(dòng)化博覽：對于不同的企業(yè)，有其各自的通信技術(shù)具體需求，但其本質(zhì)上是為了實(shí)現設備間的互聯(lián)。眾多工業(yè)通訊技術(shù)，倍福如何以最佳匹配方案推薦給用戶(hù)？

范斌：倍福有不同的方案適配不同的通信技術(shù)需求。設備間的互聯(lián)有如下幾種情況：

（1）控制系統內部的互聯(lián)。這類(lèi)需求的要求一般是高效、高精度、靈活性和易診斷。倍福的產(chǎn)品支持各種常見(jiàn)的工業(yè)以太網(wǎng)和現場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議。倍福的控制器、I/O、伺服驅動(dòng)器，電機及其它的柔性運動(dòng)控制輸送系統可以自組系統，也可以通過(guò)常見(jiàn)的協(xié)議鏈接第三方的設備。

（2）控制器與控制器的互聯(lián)互通。因為實(shí)施了OPC UA，倍福的控制器之間，或者倍福的控制器與第三方控制器之間可以通過(guò)OPC UA進(jìn)行互聯(lián)互通。

（3）控制器與云的鏈接。倍福通過(guò)TwinCAT IoT和TwinCAT Analysis軟件，可以將PLC的數據通過(guò)MQTT、AMQP等方式連接到云上，而且可以在云上進(jìn)行相關(guān)的監控、數據存儲和數據分析。

（4）因為倍福有I/O耦合器也支持OPC UA，因此，用戶(hù)可以將來(lái)自現場(chǎng)最底層的I/O數據直接通過(guò)OPC UA傳送到邊緣服務(wù)器或者云上，而不經(jīng)過(guò)本地的運算。

對于不同的用戶(hù)需求，倍福的這些方案可以集成匹配，比如可以在同一臺控制器上實(shí)現所有的互通互聯(lián)的接口，也可以將每一層采用獨立的控制器/邊緣服務(wù)器實(shí)現相應的功能，非常靈活。而這一切便捷高效的選擇和切換都是源于倍?；赑C的控制系統。

自動(dòng)化博覽：安全問(wèn)題在智能制造時(shí)代是工業(yè)通信需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題，其中包括制造與操作的功能安全與數據存儲于處理的信息安全。在這兩方面倍福如何考慮？有何舉措幫助用戶(hù)？

范斌：安全問(wèn)題至關(guān)重要。安全分為信息安全security和功能安全safety。

信息安全主要是源于來(lái)自外網(wǎng)的惡意攻擊，這種攻擊通常是利用IP進(jìn)行傳輸的，主要的應對方式是增加防火墻等IT方式。倍福公司的EtherCAT系統，因為不采用IP傳輸，所以在系統內部并沒(méi)有信息安全的問(wèn)題。因此當控制系統是一個(gè)獨立的控制系統而沒(méi)有任何對外連接的時(shí)候，基本不存在經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳輸的信息安全問(wèn)題。如果控制系統有對外的IP鏈接，則需要確保該臺控制器已經(jīng)有足夠的防火墻保護。

而功能安全是控制系統的一部分，通過(guò)專(zhuān)用的或者集成到通訊中的黑色通道，實(shí)現功能安全網(wǎng)絡(luò )的數據傳輸，將安全PLC的指令發(fā)送到安全設備實(shí)現安全保護的功能。對于功能安全，倍福有兩種方案可選，一種是傳統的獨立的功能安全系統，獨立的安全PLC通過(guò)單獨的安全網(wǎng)絡(luò )鏈接所有的安全設備；而另一種則是將安全網(wǎng)絡(luò )集成在了控制通訊網(wǎng)絡(luò )中，安全PLC通過(guò)黑色通道與每一個(gè)安全設備進(jìn)行數據交換，在此使用FSoE（Functional safety over EtherCAT）協(xié)議。這樣做的好處是安全網(wǎng)絡(luò )和PLC網(wǎng)絡(luò )合二為一，降低成本和工程量，甚至節省了空間。

自動(dòng)化博覽：隨著(zhù)5G技術(shù)的不斷發(fā)展，將產(chǎn)生多種實(shí)用高效的先進(jìn)通訊整體解決方案，作為一種遠程無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，您認為5G技術(shù)將如何促進(jìn)智能制造的發(fā)展？倍福未來(lái)是否會(huì )涉獵該項技術(shù)？

范斌：倍福是工業(yè)物聯(lián)與自動(dòng)化5G聯(lián)盟的創(chuàng )始會(huì )員。我們持續跟蹤著(zhù)該技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應用，受華為的邀請合作進(jìn)行相關(guān)測試。5G技術(shù)的三個(gè)特性非常矚目，即帶寬優(yōu)勢，海量機器通訊，以及高可靠低延遲特性。然而，對于某一個(gè)應用來(lái)講，不能同時(shí)實(shí)現這三個(gè)特性。比如，如果需利用其低延遲合可靠性的特性，可能無(wú)法獲得峰值帶寬和用戶(hù)體驗數據速率。目前，我們測試了如下幾個(gè)場(chǎng)景：

·控制器之間采用5G通訊，實(shí)現兩個(gè)控制系統的同步；

·風(fēng)機控制系統內部，輪轂和機艙之間的通訊采用5G，從而取代滑環(huán)結構；

·港口車(chē)輛AGV的遠程監控；

·機床的手持設備與機床之間的通訊。

如上的應用分別利用了5G技術(shù)的不同特性：第一個(gè)應用利用了5G的可靠性和低延遲性；而其他應用利用了其移動(dòng)性。因此，在工業(yè)領(lǐng)域具體的應用中，需要根據應用的需求配合使用。

自動(dòng)化博覽：智能制造時(shí)代突出了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的重要性，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在各制造領(lǐng)域的拓展也在不斷創(chuàng )新，倍福在此方面有何舉措？

范斌：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對于制造業(yè)的重要性主要體現在如下幾個(gè)方面：更高效的傳輸性能；更好的互通互聯(lián)性；開(kāi)放性；標準化。在設備的控制系統實(shí)現了更高效的數據傳輸后，提高了自身的控制能力和工作效率；而設備擁有了互通互聯(lián)的能力后，設備間可以更好地協(xié)同工作，為實(shí)現智能化提供了基礎。同時(shí)，因為設備可以更高效聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行互聯(lián)互通的操作，就要求設備具有標準化和開(kāi)放性。標準化是編程的標準化，接口的標準化；而開(kāi)放性則指程序的開(kāi)放性，通訊的開(kāi)放性。

倍福自80年代提出的基于PC的控制概念正是符合智能制造的理念。在2003年，倍福推出并開(kāi)放的EtherCAT技術(shù)也為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)打好了基礎。而標準化、開(kāi)放性是倍福產(chǎn)品研發(fā)一直秉承的基本路線(xiàn)。目前，倍福的產(chǎn)品家族，包括TwinCAT軟件平臺、適用于不同場(chǎng)合的工業(yè)PC和嵌入式PC、支持幾百種信號類(lèi)型和總線(xiàn)協(xié)議的I/O端子以及運動(dòng)控制系統，都是PC控制+EtherCAT理念的最佳實(shí)踐。此外，隨著(zhù)智能制造和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，我們推出了OPC UA、EtherCAT、IoT、大數據、HMI、Vision等新的產(chǎn)品，逐漸完善倍福系統與智能制造和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用的適配。我們通過(guò)密切跟蹤新的技術(shù)，如TSN和5G等，在適當的時(shí)候，也將推出相應的產(chǎn)品。

摘自《自動(dòng)化博覽》2020年5月刊