信息來(lái)源：中國儀表網(wǎng) 

    在工業(yè)領(lǐng)域想要大規模地部署物聯(lián)網(wǎng)(IoT)，有一個(gè)明顯的障礙擺在眼前：在互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議鞭長(cháng)莫及的地方，如何將數十億計的傳感器、執行機構以及其他儀表連接起來(lái)？?jì)煞N創(chuàng )新的科技可以支持虛擬物聯(lián)網(wǎng)連接，擴展更多的生產(chǎn)數據，提升生產(chǎn)能力，并改善與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的可靠性。 

    連接物聯(lián)網(wǎng)最后一米的方式包括用于離散應用的IO-Link設備通訊（由Profibus以及Profinet International(PI)組織推出）以及用于過(guò)程應用通訊的HART和WirelessHART（來(lái)自于FieldComm集團——現場(chǎng)總線(xiàn)基金會(huì )HART通訊基金會(huì )合并后的組織）。兩種通訊協(xié)議都可以通過(guò)基于EtherNet/IP（一種來(lái)自ODVA的以太網(wǎng)協(xié)議）網(wǎng)絡(luò )將傳感器與控制系統和商業(yè)級企業(yè)系統連接起來(lái)。

    通過(guò)EtherNet/IP獲取到的儀表數據，工廠(chǎng)生產(chǎn)人員可以從中得到他們所需的實(shí)時(shí)的、可操作的信息，以用于提高運營(yíng)效率和增加產(chǎn)量，從而讓物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢真正惠及制造業(yè)。

    適用于離散應用的IO-Link

    在不斷進(jìn)化的物聯(lián)網(wǎng)世界里，公司希望每一個(gè)設備都可以變得更加智能。但是對于像包裝或汽車(chē)制造這種使用大量傳感器的離散應用場(chǎng)合，簡(jiǎn)單的將現存的儀表替換成基于IP的設備并不是經(jīng)濟有效的。IO-Link的誕生為傳感器與控制系統之間的無(wú)縫數據流提供了一種經(jīng)濟有效的連接。

    已經(jīng)有很多方法使傳感器在各種不同的通訊協(xié)議下工作，例如Profibus或DeviceNet，他們都需要一個(gè)不同的網(wǎng)絡(luò )來(lái)連接設備。然而，許多傳感器用戶(hù)們都拒絕使用這些嘗試，因為它們會(huì )使支持機器運行的產(chǎn)品（聯(lián)網(wǎng)的以及未聯(lián)網(wǎng)的）數量翻倍。同時(shí)也需要學(xué)習新的協(xié)議，正如常見(jiàn)的情況，即便是全部傳感器的一個(gè)子部分，所需要的遠不止開(kāi)/關(guān)這些信息。

    IO-Link已經(jīng)成為處理這種困境的合適的妥協(xié)方案，能夠以經(jīng)濟有效的方式訪(fǎng)問(wèn)大量的信息，并可以與現存IP網(wǎng)絡(luò )協(xié)調運行。

    這種設備層面數據訪(fǎng)問(wèn)意味著(zhù)工業(yè)生產(chǎn)不需要為了等待所有傳感器具備IP訪(fǎng)問(wèn)功能而推遲他們對于智能機器的需求。IO-Link為離散應用提供了一種徹底的提高連接性能的簡(jiǎn)單解決方案，IO-Link可以使用相同的三芯電纜進(jìn)行通訊，并利用目前被EtherNet/IP網(wǎng)絡(luò )所使用的相同的軟件配置，因此相對無(wú)縫的實(shí)現了傳感器數據的IP化。所有安裝在機器上的傳感器都支持IO-Link，那些連接到IO-Link主機接口的傳感器會(huì )利用診斷科技的優(yōu)勢。這免去了學(xué)習新協(xié)議的煩惱，并減少了傳感器的額外費用。

    使用工廠(chǎng)里現有技術(shù)來(lái)訪(fǎng)問(wèn)IO-Link的功能，生產(chǎn)制造者只需要移除獨立卡件，并安裝IO-Link卡件，即上述提及的IO-Link主機。在連接到主機之前，許多具有內嵌IO-Link功能的傳感器的成本和作用與生產(chǎn)制造商正在使用的標準的I/O傳感器一樣。不過(guò)將這些傳感器與IO-Link主機連接起來(lái)會(huì )“喚醒”傳感器的高級功能，使傳感器獲得IO-Link能夠提供的對所有數據和配置能力的訪(fǎng)問(wèn)。這意味著(zhù)用戶(hù)可以靈活的選擇先以標準IO的方式安裝IO-Link傳感器，以后根據需要激活I(lǐng)O-Link功能，而不需要安裝昂貴的新的接線(xiàn)或傳感器。這使得IO-Link可以成為傳感器供應商和用戶(hù)的一種完美的向前及向后兼容的解決方案。

    是否具有診斷功能

    “標準的”和具有IO-Link功能的傳感器可以互換的靈活性為用戶(hù)提供了更大的選擇余地。并不是所有的機器或傳感器都需要額外的診斷功能。在有IO-Link主機的情況下，用戶(hù)可以選擇哪些傳感器啟用IO-Link功能。盡管所有的機器都可以從IO-Link中獲益，但是并不是所有機器都需要這樣。事實(shí)上，一臺機器上只有不到20%的傳感器具有典型的物理?yè)p傷的風(fēng)險，在這些地方采用IO-Link提供的額外診斷功能會(huì )最有效。

    使用IO-Link，用戶(hù)可以訪(fǎng)問(wèn)從設備經(jīng)過(guò)IP流向更高級別系統的新信息。這可能包括關(guān)于已經(jīng)損壞或者沒(méi)有運行在最佳狀態(tài)的傳感器的診斷信息。這樣的例子是在切割機附近安裝的光電傳感器監控，大量的碎片可能會(huì )堆積在傳感器鏡頭上。目前，絕大多數機器制造商不管傳感器多臟，都會(huì )定期采用壓縮空氣吹掉傳感器上的碎片。IO-Link傳感器只有在必要的時(shí)候會(huì )通知控制系統啟動(dòng)壓縮空氣或派遣維護人員來(lái)清潔傳感器。由于其優(yōu)化了預測性維護，減少了機器停機時(shí)間、減少壓縮空氣使用以及相關(guān)的費用。

    另一個(gè)例子是想象一下接近傳感器是如何檢測沿著(zhù)導軌移動(dòng)的物體。如果機器沒(méi)有對準并削掉了標準傳感器的檢測頭，控制器不會(huì )再收到來(lái)自設備的關(guān)于產(chǎn)品被檢測到的更新數據。然而機器會(huì )繼續工作，可是操作員經(jīng)常直到生產(chǎn)中斷才會(huì )知道關(guān)鍵數據沒(méi)有采集?？墒侨绻莻€(gè)接近傳感器是具有IO-Link功能的，就會(huì )觸發(fā)一個(gè)報警告訴控制系統傳感器的檢測頭損壞。診斷功能不是直接的測量，而會(huì )提醒系統數據已經(jīng)無(wú)效了。除此以外，受損的傳感器可以更容易找到并迅速更換。

    適用于過(guò)程應用的HART

    通過(guò)使用HART儀表，貫穿企業(yè)的過(guò)程應用中的儀表數據已經(jīng)發(fā)揮重要作用很多年了。然而，很多硬接線(xiàn)設備的安裝比較繁瑣。對于橫跨數英里的類(lèi)似油庫或采礦生產(chǎn)這樣的應用，硬接線(xiàn)設備采用點(diǎn)到點(diǎn)連接方式很困難、花費時(shí)間、費用昂貴，尤其是需要冗余配置時(shí)更加明顯。

    地形以及環(huán)境的復雜因素要求科技可以支持更大范圍的連接。WirelessHART為測量壓力、溫度以及過(guò)程應用中的流量提供了傳感器的無(wú)線(xiàn)連接。

    WirelessHART的網(wǎng)關(guān)是具有IP功能的多變量，包括EtherNet/IP。與其他無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )類(lèi)似，現有的設備可以轉化成WirelessHART，從而創(chuàng )造了耐用的設施以支持更大范圍的連接以及產(chǎn)生巨量的新數據。

    WirelessHART為各種不同的應用提供了更大的靈活性，包括設備監控和診斷。例如，如果一個(gè)管道應該運送一種產(chǎn)品，可是它卻是空的，傳感器會(huì )提示操作員而不是顯示一個(gè)錯誤的測量值。這會(huì )幫助操作員將工廠(chǎng)的異常狀況定義成運行故障而不是維護故障。

    與IO-Link類(lèi)似，診斷功能也不是直接的測量。在HART設備內啟用的傳感器可以提供設備內部的景象，其提供的設備信息可以用于預測性維護。這提高了流程的可靠性、工廠(chǎng)的安全性、數據的保密性以及減少維護和非計劃停機的費用。

    HART設備也會(huì )在提供完全連接的IP網(wǎng)絡(luò )中采用EtherNet/IP方式無(wú)縫工作。從前，設備數據僅限于控制系統使用，可是現在來(lái)自于過(guò)程設備的數據可以在整個(gè)工廠(chǎng)內共享，使操作員可以訪(fǎng)問(wèn)更多的有價(jià)值的數據。大量的可用數據使生產(chǎn)的每一個(gè)方面都得到優(yōu)化，從工廠(chǎng)設備的故障診斷到貿易方面的庫存和產(chǎn)能決策。如果操作員具有更多的設備知識，可以進(jìn)行更多的審計和查證，這樣可以增加過(guò)程的安全性和數據的保密性。

    工業(yè)控制系統通過(guò)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行IP連接（IO-Link或HART），完成了為現場(chǎng)設備提供連接的最后一米。這兩種網(wǎng)絡(luò )使得工業(yè)生產(chǎn)近乎無(wú)縫的連接到IP網(wǎng)絡(luò )中，這樣今日的工廠(chǎng)就為將來(lái)的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)做了更好的準備。