打通通信道路,共赴智能制造——访西门子数字化工厂集团PROFINET与信息安全主管许斌

导语:记者参观了展厅并采访了西门子数字化工厂集团PROFINET与信息安全主管许斌

2023年9月19—23日,中国国际工业博览会在上海如期举办,作为理事单位的西门子在PI China展厅以“海纳百川、互利共赢”为主题展示了丰富的PROFINET产品开发解决方案,包括综合源代码、芯片和P C卡的多种方案于一体的PROFINET控制器开发,灵活便捷的PROFINET设备开发方案。还展出了采用西门子开发方案的部分生态成果,以及涉及信息咨询、培训、方案选型、软硬件开发、产品认证、现场部署全过程的支持服务。《电气时代》记者参观了展厅并采访了西门子数字化工厂集团PROFINET与信息安全主管许斌。

西门子数字化工厂集团PROFINET与信息安全主管 许斌


工业通信支撑智能制造


许斌说,在工业4.0和智能制造的大环境下,必须要有强大的通信网络,正如“要想富,先修路”。通信网络几乎涉及制造业转型的方方面面,尤其是在设备与生产线的集成、IT与OT之间,工业通信技术(C T)发挥着关键作用。随着生产过程的数字化程度不断提高,要求工业通信越来越具有开放性、稳健性、确定性和灵活性。只有通信和响应极其敏捷的产线才能确保快速可靠地生产个性化产品,同时满足严格的交付计划。另外,工业领域的数据量越来越大,预测性维护及资产透明管理等与传统制造业不同的需求也越来越多,催生了对大带宽、实时性的要求。


在实现智能制造的过程中,稳定且高效的工业通信是必不可少的,而在众多的工业通信协议中,PROFINET以其优秀的性能和坚实的稳定性备受青睐。作为工业通信领域的底层技术路线,PROFINET是PROFIBUS & PROFINET(PI)国际组织推出的用于自动化的通信标准,各种功能的模块化设计使PROFINET可为所有应用领域和市场提供灵活的解决方案,2014年该协议成为中国国家推荐性技术标准。据了解,PROFINET是一种用于工业自动化领域的创新、开放式、实时性的世界级工业以太网标准(IEC61158),采用TCP/IP和IT标准,具有开放标准、PROFIsafe安全、可扩展性、网络变化管理、灵活的拓扑结构、规划与仿真和集成诊断等特征,确保工业自动化在工程设计、制造、运营和服务等层面的领导地位,为自动化企业全生命周期赋能更高的价值。


通过PROFINET,分布式现场设备(如现场IO设备、信号模板)可直接连接到工业以太网,与PLC等设备通信,达到与现场总线相同或更优越的响应时间,典型的响应时间在 10 ms 的 数量级,设备可以从现场级连接到管理级,实现现场总线系统的无缝集成。使用PROFINET可以实现工厂自动化、过程自动化、信息安全以及包括实时同步、运动控制在内整个驱动技术的应用,各种应用行规允许PROFINET在自动化工程技术所有领域优化使用。


加强PROFINET生态圈建设


为更好地推广PROFINET技术,从2015年开始西门子连续举办PROFINET生态论坛,加强PROFINET生态圈建设。目前,西门子PROFINET生态圈共有全球会员1 700多家,产品种类达上万种,在国内范围,PROFINET生态圈大概有200余家会员,产品种类为100~200种,且在近些年来一直保持持续增长的态势。西门子在基于PROFINET通信标准协议生态圈的建设方面,一方面从技术层面,通过提供定制化的参考设计,解决方案项目与技术支持等,着力于向国内本土中小型创新企业、新孵化项目等降低数字化转型的门槛;另一方面从企业层面,在与已成规模工控、自动化大型企业合作过程中,西门子则更多地持开放态度,与生态伙伴共同探讨人工智能、5G通用技术、工业4.0及信息安全等各项前瞻技术的应用与落地。


为了扩充PROFINET生态圈,降低会员企业使用门槛,在具体开发PROFINET协议产品时,所面临实际现场问题,西门子主要在以下几方面提供协助:一是通过新品/新技术等巡回路演、线下发布会形式,西门子前期初步介绍并讲解PROFINET协议基本入门知识,为后期开发奠定坚实理论基础;二是西门子资深产品经理、工程师采用线上授课的形式,提供全面的技术培训、选型指南,传授避坑经验,手把手提供一站式系统技术支持,从而帮助会员单位缩短开发时间、节省使用成本等。


助力企业数字化转型


近年来,面对全球产业链重构的剧烈变化,中国制造业面临较大的竞争挑战,使得整体产业朝着数字化、网络化、智能化方向加速升级,许斌认为,尽管挑战无法避免,但其中蕴含的机会仍然是前所未有的。他建议国内传统的自动化企业在基于客户自身需求基础上,借助众多国际上标准、通用、开放的工业通信技术,消化其工业应用协议,并以此研发制造本土产品,给企业自身带来更多的发展与突破。


企业的数字化转型需要有一个过程。许斌谈到,工业生产与消费电子不同,现有工厂有很多老旧设备,很多过时的技术。


但不可能一夜之间把它们都淘汰掉,就像换一个手机那么简单。老旧设备通信接口和通信标准种类繁多,开放性不够,可能无法实现互联互通,数据获取非常困难。因此需要工厂的决策者进行技术改造,升级,这需要一个过程。无论是升级改造,或是采购新设备,建设新工厂,决策者都需要关注通信标准的统一和开放性。


PROFINET作为先进的数字化转型通信技术,截至2023年5月底全球安装节点数已达5 870万个,成为数字化转型的重要支点。随着智能制造的持续推进,PROFINET将不断加快与OPCUA、TSN及5G等新技术的融合创新应用,并围绕高级物理层APL(Advanced Physical Layer)、模块类型包MTP(Module Type Packet)、机器人接口及工业级开放定位Omlox等技术率先开展技术研究和标准制定,助力实现工厂各层设备、装备及系统之间互联互通和信息共享。许斌表示,西门子不仅致力于与合作伙伴们共同推进PROFINET技术的发展,也在持续不断的理论演进与实际应用中,为制造业数字化转型和智能制造的未来发展贡献力量。


原文刊载于《电气时代》2023 年第 11 期 作者:朱金凤

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