工业控制无线化：数据我有了，下一步呢？

来源：DPAC Wireless for Industrial Control: I can get to the data, now what? Technologies that enable factory and sensor equipment to connect to the network typically focus on connecting equipment “A” to workstation “B” over network “C”. That’s all fine and well if, at the end of the day, the data gets used. It all starts with connecting the equipment to the network. Choosing the right technology provides a path for future capability enhancements. Actually getting the data delivered over the network is often left to the IT professionals, but a basic understanding of the architectures is fundamental to getting the right capability out of the network. At the end of the day, unless there’s compelling application of the data to real problems, it’s a pointless exercise. The whole reason to extend access to industrial equipment is to provide a value to the enterprise. 介绍 使工厂设备和传感设备得以连接到网络的技术的通常做法是：通过C网络把设备A和工作站B连接起来。当然，如果这些数据能在一天工作结束之际得到使用，那么这种做法确实很不错。这种技术都是从将设备连接到网络开始的。选择合适的技术可为将来的升级提供了可能。实际上，通过网络传递信息这样的任务通常都会留待信息技术专业人士来解决，但是对整个体系结构有一个基本的了解对于挖掘网络的潜能也很重要。除非在一天工作结束之际，有必要将数据应用到现实问题中，否则就是在做无用功。之所以要对工业设备的访问权限与范围进行扩展，目的只有一个：为企业创造价值。 连接到数据源 对于有线网络和无线网络最大的误解之一就是其射程。看起来线路要比空气更有能力携带信号得多，尽管在实践中，它们的射程限制是近似的。就最后100米 而言，无线网络在安装和切换上，要比有线网络灵活得多。 虽然，安装WiFi（全称是Wireless Fidelity，基于IEEE802.11b标准的无线局域网络）的设备成本通常要高于有线以太网络的设备成本，但是，安装成本一般来说比较低。在工厂天花板铺设通往设备各个部分的布线电缆所涉及的人工成本可能会很高，特别是当没有现存布线构造的时候。一旦设备有线化，任何的设备变化都会导致额外的线路成本。WiFi网络就不存在这种安装和切换成本。同样，安装好的WiFi设备可以在无需任何附加人工铺设电缆的情况下移动。 在射程、成本和安装问题方面，WiFi一般来说是连接设备和传感器到网络的最佳选择。因为，大部分的信息都需要最终连接到一个以太网络用以传输给最终目标——本地服务器或者因特网，WiFi作为无线科技的一种选择就有了其自身意义。从数据源到最终目标，通过工业标准信息基建，数据都保存在符合IEEE802.3标准的信息包内。 传输数据 将数据通过网络从源（设备或者传感器）传输到网络上最终数据使用者那里，存在三种基本网络体系结构。设备可以是网络上某个客户的服务器，也可以是网络上服务器的某个客户，或者是网络上某个浏览器的网络服务器。这些体系结构都有其独特的优势，至于哪一个是最佳的体系结构则要取决于数据适用的模式。 服务器对网络客户方案被称之为“牵引式”体系结构。由网络客户发动数据传输，然后把所需的数据从设备所附的服务器“牵引”出来。网络客户通常是一个用于与数据互动的客户程序。在第一流的工业控制环境中，设备通常是一个OPC（用于过程控制的OLE，OLE：对象连接与嵌入）服务器，客户则是一个SCADA（监控和数据获取）服务器。“牵引”体系结构最适用于以下情况：当数据或者设备的控制接入仅周期性需要时。 客户对网络服务器方案被称为“推送”体系结构。此时，设备存在需要被传递的数据，并且是由设备发动数据传输。网络服务器也可以是一个用于监测设备的客户应用程序，或者作为数据库服务器来存储数据以便将来的分析。这种体系结构是用于预防和警报的，或者用于记录状态切换以便将来的纪录或者分析。“推送”构造最适用于当设备有数据流或者设备认为有正待使用的数据的时候。 网络服务器是一种特殊的“推送”网络，此时，网络客户上的标准网络浏览器能够给设备数据呈现移携式图像MMI（人机界面）。由于很在广泛、多样的范围内，电脑和操作系统都有内置或者可用的标准W3C（世界互联网联盟）浏览器，所以该界面是很具移携性的。无论客户机器是PC、MAC、Unix、Linux机器，或仅仅是一个浏览器终端，它们都可以接入并且显示网络服务器提供的图像界面，该网络服务器甚至可为内置的。这种标准浏览器界面使人们可以在因特网的任何位置轻松操作该体系结构。 使用数据 把设备连接到网络的主要理由有好几个。因为设备可以电子化设定（通过串口），所以使用网络来让远程设备设定和接入操作状态就颇具意义。设备操作历史纪录可以找回并且存储以待日后分析或者纪录存档。就设定和状态而言，网络设备可以交互式远程诊断，调节地理上技术资源。 大部分有一定能力进行电子化设定的现代设备都使用串口。设备设定以及处理方式可以产生并且存储在网络上，同时在必要的时候通过网络展开到设备上。这使得设备可以迅速一致的调整设定，并最小化人工错误。这些对于高混合和迅速转化的环境来说十分有益，因为在这种环境下，设定切换十分频繁。中央管理设定确保了更大的可反复性和更少的设定确认时间。 荧光棒虽美，却只有当你看着它时才能知道。需要关注的情形可能会被忽视，因为操作人员也许正在别处工作。网络连接以后，操作状态可以接替到任何地方。标准邮件信息可以发送到某一个界面的“收件箱”里、也可以通过文本形式到达手机电话、寻呼机。这些都使得设备可以直接与所需的操作者交流，从而解决问题。 有些产业要求产品和过程的可追溯性。食品服务和医药行业都要求产品可以追溯到过程。使用“推送”体系结构，加工设备可以将操作条件和状态发送到数据库以待纪录和分析之用。如果存在质量控制问题，该问题可以及时地追溯到产品生产时的处理状态以便更好的分析。 当一个流水生产作业完成后，问题越快得到隔离，该流水线就能越快回到操作状态。维修工程师可以及时从他的界面来审视设备状态，并解决问题。有了联接网络、可接入因特网的设备，任何问题都可以迅速得到解决。 无线网络增加了技师的福祉，工程师得以与机器直接紧密联系，无需再“插入”。笔记本和掌上电脑一旦拥有了现有的WiFi网适配器，就可以直接联系店内天花板上的设备。所有的界面工具都可以联系到设备，这都进一步促进了其设定和诊断能力。 结论 关于工业网络化设备，还有很多重要的商业案例。标准网络可以将设备的可接入性扩展到商店的天花板上，办公室里，甚至超越该建筑到达其他区域。这种能力让有创造性的机构得以调配资源在地理位置上的分配。因为信息科技产业已经发展了体系结构来转移和使用信息，所以制定解决方案所需的科学研究与试验发展(R&D)越来越少了。无线WiFi网络颇具意义，因为它既有以太网的所有优势，同时还没有电缆铺设和接入限制。