利用最佳化工业通讯 实现智能工厂

四零四科技股份有限公司 市场开发经理 吕百舟

如何将既有设备联网，是实现智能工厂的重要趋势。四零四科技市场开发经理吕百舟指出，智能工厂的运作关键，是将设备联网产生数据，再进行巨量数据(Big Data)分析提供服务，因此智能工厂的基础，其实就是物联网(Internet of Thing；IOT)，再设法结合IT(Information Technology)及IA(Industry Automation)技术。吕百舟引述Cisco调查指出，物联网市场潜力高达14万亿美元，智能工厂扮演相当重要的角色。

不管是新建工厂或既有工厂，都会安装各种设备，而且可能使用完全不同的通讯协定，如何让这些异质设备联网，是实现智能工厂的主要挑战之一。吕百舟指出，工业网络化的需求跟传统OA网络不太一样，采购时要多加注意。另外，如何透过无线网络，让机台不用更动位置或重新布线就能连上网络，也是实现智能工厂的重点。

吕百舟认为，要实现智能工厂，首先是要有效整合Fieldbus。目前大概有60%的设备的通讯协定是支持以太网络，其中又有三种主要的协定，分别是EtherNet/IP、PROFINET及Modbus TCP，形成Fieldbus的主轴，能否整合这三种通讯协定的设备，也就成为实现智能工厂相当重要的关键。

但在整合的过程中，可能会碰到某些问题，如从PROFIBUS升级到PROFINET，或是从DF1升级到EtherNet/IP，或是在整合系统或异质网络时，都可能会碰到问题。

吕百舟指出，这些问题都可以透过交换器(Gateway)来解决，但要注意几项整合需求，如Gateway设计要符合工业现场环境需求，必须通过严格测试，能够承受恶劣环境，如温度、灰尘、防静电等，而且必须能够同时处理多个SCADA的需求，还能够依据特定的要求，及时处理紧急的命令。

应用于智能工厂的Gateway还必须要容易安装。吕百舟指出，Gateway必须能提供PLC软件方便安装的设计，如用AutoScan可以减少不少步骤，尤其是重复设定的步骤，减少不少拉动的动作，安全可靠又方便。

此外，Gateway也必须能够提供系统记录、网络以及电源离线警告，并提供实时的传输数据检测，才能让管理者能得到及时及预先告警，以便维持智能工厂的运作。

为了能够有效整合Fieldbus，吕百舟认为，以太网络已经实现智能工厂的主流，目前已有6,000万个设备支持以太网络，目前支持带宽更高达10Gbps，虽然工业环境不需要这麽高的带宽，但对于未来的扩充性，有着相当可靠的保障，如目前有些交通监控系统要求要加影像加入监控项目，就会需要相当大的带宽。

值得注意的是，工业等级与商业等级闸道器有不少的差别，吕百舟建议要建构工业用以太网络，首先要选择强固的硬件规格，因为工业环境对于当机的容忍度，要比商业环境来得低很多，所以在采购设备时，要特别注意硬件规格是否符合工业要求，如无风扇设计、更长时间的保固等。

如商业等级的闸道器通常都需要风扇，不但需要维护(清风扇灰尘)，有时甚至需要安装在有空调的环境，会增加不少营运成本，就不适合用在工业以太网络的环境中。工业以太网络还需要有快速备援网络技术。吕百舟举Ring Topology为例，可以让布线长度减少许多，备援系统时间也比较快。

直觉简易的使用界面在工控领域也很重要，但吕百舟认为，习惯命令列界面(Command Line Interface)的使用者，也不能忽略，因此所谓的简单好用，其实端视使用者需求而定，最理想的方式，是选择能够同时支持不同使用界面的系统。

智能工厂的设备既然联网，免不了也会面临来自于网络的安全危机，如阻断服务攻击(Denial of service)或是趁设备在传送信息时，于发送者和接收者之间，暗中读取、插入及更改信息等。

为了避免潜在的网络安全危机，吕百舟指出工业以太网络的设计，一定要做好保护来自于线上的存取行为，生产在线的关键设备更要加强保护设计。为了能够有效集中资源，吕百舟建议工业网络安全系统架构，可以依循不同的类别规划不同的带宽，如整个厂区的带宽就要比较高，工厂或子区的带宽规划就可以比较窄，以提升智能工厂的网络安全性。

针对既有设备的智能工厂解决方案，吕百舟认为，因为很难重新布线，加上设备所在位置可能会有变动，无线网络应用于工控领域，已经愈来愈流行，除了可以减少布线可能带来的烦恼外，也可以提升环境建构的适应弹性，更重要的是，无线网络的带宽及稳定度，近年来已大幅提升，可以符合工业网络的环境要求。