O le ā le Faiga Fesootaiga Fa'apisinisi ma le Māfuaaga e Tāua ai

Fa'atomuaga

I le otometi fa'apisinisi, o feso'ota'iga o le fausaga lea e mafai ai e masini, masini fa'alogo, pulea, ma polokalama faakomepiuta ona galulue i luga o fa'amatalaga tutusa i le taimi sa'o. O se faiga feso'ota'iga fa'apisinisi ua fausia mo le fesuia'iga o fa'amatalaga fa'apitoa, maua maualuga, ma le fa'agaioiga fa'atuatuaina i siosiomaga faigata lea e mafai ai e le tuai po'o le fa'aletonu ona fa'alavelaveina le gaosiga ma fa'aleagaina ai le saogalemu. O le malamalama i le auala e galue ai nei faiga e fesoasoani e fa'amatalaina pe aisea e mafai ai e fale gaosi oloa ona mata'ituina masini i le taimi moni, fa'amaopoopo faiga i luga o le tele o masini, ma fa'afeso'ota'i tekinolosi fa'agaioiga ma faiga fa'apisinisi. O vaega o lo'o mulimuli mai o lo'o fa'amatala ai mea e aofia ai i se faiga feso'ota'iga fa'apisinisi, pe fa'apefea ona ese mai feso'ota'iga masani, ma pe aisea e a'afia ai le taimi e fa'agaoioia ai, lelei, ma le va'aia.

Aiseā e Tāua ai Faiga Fesootaiga Fa'apisinisi

An faiga feso'ota'iga fa'apisinisie galue o se faiga tutotonu o neulagaosiga fa'aonaponei, puleaina o faiga, ma siosiomaga otometi. E le pei o feso'ota'iga fa'atekonolosi fa'apisinisi masani e fa'amuamua le bandwidth ma le feso'ota'iga lautele, o feso'ota'iga fa'apisinisi ua mamanuina e fa'afaigofie ai le fesuia'iga sa'o ma le taimi moni o fa'amatalaga i le va o sensors, actuators, programmable logic controllers (PLCs), ma faiga fa'atonutonu. O le fa'afeso'ota'iina o le va i le va o tekinolosi fa'agaioiga (OT) ma tekinolosi fa'amatalaga (IT), o nei faiga e fausia ai le atina'e fa'avae e mana'omia mo fuafuaga a le Alamanuia 4.0.

O tulaga tau tupe ma le fa'agaioiga i totonu o siosiomaga fa'apisinisi e mana'omia ai ni fausaga fa'apitoa o feso'ota'iga. O se fa'aletonu fa'afuase'i o feso'ota'iga po'o se fa'alavelave tele o le latency e ono mafua ai se fa'afitauli pu'upu'u i totonu o se siosiomaga o le ofisa e mafai ona o'o atu ai i ni fa'aleagaina tetele o masini, lamatiaga tau saogalemu, po'o le faitau afe tala i mea ua fa'aleagaina i luga o se fola o le fale gaosi oloa. O le mea lea, o faiga feso'ota'iga fa'apisinisi ua mamanuina e fa'amautinoa ai le tu'uina atu o fa'amatalaga i totonu o taimi fa'atulagaina ma le mautinoa, e masani ona fa'atatau i fuainumera o le avanoa o feso'ota'iga e 99.999% pe sili atu.

Auala latou te faʻaleleia atili ai le taimi e faʻaaoga ai ma le vaʻaia

I le faafaigofieina o le fesuiaiga o faʻamatalaga vave i le va o masini i le tulaga maualuga ma faiga o le puleaina o le vaavaaiga ma le mauaina o faʻamatalaga (SCADA), o fesoʻotaʻiga faʻaonaponei e faʻaleleia atili ai le aoga atoa o masini (OEE). O le telemetry faifai pea e mafai ai e pule o laʻau ona sui mai faʻataʻitaʻiga tausiga tali atu i faʻataʻitaʻiga tausiga vavalo. A fesoʻotaʻi lelei masini faʻalogo ma afi afi i luga o auala maualuga-bandwidth—e masani ona faʻagaoioia i le 100 Mbps i le 1 Gbps—e mafai e afi suʻesuʻe ona iloa ni mea sese laiti aʻo leʻi tupu ni faʻaletonu faʻamekanika.

O lenei va'aiga faifai pea e fa'aitiitia ai le taimi e le'i fuafuaina e taofia ai. I totonu o pisinisi mamafa, lea e mafai ai e le itula e tasi ona taofia le gaosiga ona sili atu i le $100,000 le tau, o le mafai ona su'eina se fa'aletonu o le feso'ota'iga i se uafu fa'apitoa po'o se uaea motusia i ni sekone nai lo itula e suia ai le tulaga o le tausiga. O fa'atonuga fa'apitoa fa'apitoa e tu'ufa'atasia i totonu o le faiga o feso'ota'iga e maua ai le sa'o atoatoa e uiga i le soifua maloloina o le feso'ota'iga, fa'aitiitia ai le fa'atuai o le foia o fa'afitauli ma fa'ateleina ai le taimi e fa'agaoioia ai galuega.

Aiseā e tāua ai le galulue faʻatasi, le faʻamautuina o le fuafuaga, ma le saogalemu i luga o le initaneti

O le eseesega autū o se faiga fesoʻotaʻiga faʻapisinisi o le determinism—o le faʻamautinoaga atoatoa o le a tuʻuina atu ma maua se feʻau i totonu o se taimi atofaina saʻo ma mafai ona vavaloina. I faʻaoga e pulea ai gaioiga, e pei o lima roboti faʻatasi poʻo laina afifiina saoasaoa maualuga, e masani ona tatau ona tausia le jitter o fesoʻotaʻiga i lalo ifo o le 1 microsecond. A aunoa ma lenei saʻo faʻatulagaina, e le manuia le faʻamaopoopoina o le tele o axis, ma iʻu ai i faʻaletonu o oloa ma fetoʻai faʻamekanika.

O le feso'ota'iga fa'atasi e fa'amautinoa ai e mafai e masini eseese mai le tele o kamupani fa'atau oloa ona feso'ota'i e aunoa ma ni fa'alavelave fa'apitoa. O fa'atulagaga fa'atulagaina e mafai ai e nofoaga ona fa'apipi'i masini fa'apitoa i totonu o se feso'ota'iga fa'atasi i le fale gaosi oloa atoa, ma fa'aitiitia ai tau o le lokaina ma le tu'ufa'atasia o kamupani fa'atau oloa. Peita'i, o lenei fa'ateleina o feso'ota'iga e fa'alauteleina ai le osofa'iga. O le fa'atinoina o fuafuaga malolosi mo le saogalemu i luga o le initaneti, aemaise lava le tausisia o le tulaga fa'atonuina o le IEC 62443, ua le toe avea ma filifiliga. E tatau i faiga feso'ota'iga fa'apisinisi ona aofia ai le su'esu'eina loloto o afifi, vaevaega o feso'ota'iga, ma le puleaina o avanoa i le tulaga o le uafu e puipuia ai mai fa'amata'u fa'atekinolosi mai fafo ma fa'atulagaga sese i totonu.

O Mea e Aofia i se Faiga Fesootaiga Fa'apisinisi

O le fausaga o se faiga fesoʻotaʻiga faʻapisinisi e aofia ai le tele o vaega, e tuʻufaʻatasia lelei ai masini faʻaletino ma polokalame faakomepiuta faigata. O le ogatasi ma le Purdue Enterprise Reference Architecture, o nei faiga e vaevaeina ai feoaʻiga fesoʻotaʻiga mai le Level 0 (faiga faʻaletino) e oʻo atu i le Level 3 (faiga faʻagaioiga gaosiga) ma tua atu. O lenei auala faʻavasega e faʻamautinoa ai o faʻamatalaga taua o le pulea e tumau pea le vavaeʻese mai feoaʻiga faʻapisinisi e le tele se taimi e popole ai.

Vaega autu ma vaega

I le tulaga faavae, o vaega faaletino e aofia ai ki malolosi, routers, gateways, ma uaea ua mamanuina e tatalia ai le vevela tele, faʻalavelave faʻafuaseʻi o le electromagnetic (EMI), ma le gatete faifai pea. O ki Ethernet faʻapisinisi, mo se faʻataʻitaʻiga, e masani ona i ai ni faʻamau IP67-rated, ufiufi conformal i luga o laupapa matagaluega, ma faʻaulu eletise e le toe manaʻomia e ola ai i tulaga faigata o le fola o le fale gaosi oloa.

I luga a'e o le vaega faaletino, e fa'aogaina e le data link ma le application layersfa'atulagaga fa'apitoa tau alamanuiae pulea ai feoaiga. O faitoto'a ma masini komepiuta pito i tua e galulue o ni faaliliu, e liua ai fa'amaumauga tuai i afifi Ethernet fa'aonaponei. O lenei mea e mafai ai e masini tuai ma tu'ufua ona auai i fuafuaga fa'apitoa mo le aoina o fa'amaumauga e aunoa ma le mana'omia o se toe fa'aleleia atoa o masini.

E faʻapefea ona mamanuina le mamanu o protocols, media, topology, ma le taimi

O le filifilia o ala o faasalalauga faaletino e matua faatonutonuina ai lava le gafatia ma tapula'a o feso'ota'iga. O uaea kopa masani tau alamanuia (Cat5e po'o le Cat6a shielded twisted pair) e taatele i soo se mea ae o lo'o tumau pea le tapula'a o le umi e 100-mita i vaega ta'itasi. Mo nofoaga tetele po'o siosiomaga e iai le EMI ogaoga, e fa'aogaina uaea fiber optic e tasi le auala, e mafai ona fa'asalalauina fa'amatalaga i mamao e sili atu i le 10 kilomita e aunoa ma le fa'aleagaina o le fa'ailo.

O le mamanuina o le topology e fa'aleleia atili ai le maufetuuna'i o le faiga. E ui o le IT fa'apisinisi e masani ona fa'alagolago i luga o star topologies, ae o feso'ota'iga fa'apisinisi e masani ona fa'aogaina le fa'atulagaina o le mama po'o le daisy-chain e fa'aleleia atili ai le fa'agaoioiga o uaea ma fa'amautinoa le toe fa'afouina. O protocols e pei o le Media Redundancy Protocol (MRP) po'o le Device Level Ring (DLR) e mafai ai e se topology mama ona toe fa'aleleia mai se motusia o le uaea i lalo ifo o le 50 milliseconds. E le gata i lea, o le taimi sa'o e fa'amalosia e ala i le IEEE 1588 Precision Time Protocol (PTP), lea e fa'afetaui ai uati o masini i luga o le feso'ota'iga i le sa'o o le sub-microsecond, o se mea e mana'omia mo le puleaina lelei o gaioiga.

Fa'atusatusaga o Filifiliga o le Polokalama

O le iloiloina o se faiga fesoʻotaʻiga faʻapisinisi e manaʻomia ai se malamalamaga loloto i faiga faʻavae o protocol. O le suiga mai pasi faʻasolosolo faʻapitoa i tulaga faʻavae faʻavae Ethernet ua tuʻufaʻatasia ai le vaega faʻaletino, ae o vaega faʻaoga e tumau pea le faʻapitoa. O le filifilia o le protocol saʻo e le gata ina faʻatonuina ai le saoasaoa o le fesoʻotaʻiga ae faʻapea foʻi le aofaʻi maualuga o masini e mafai ona lagolagoina ma le lavelave o lona tuʻufaʻatasia.

Tulaga autū mo le filifilia o le fa'asologa o fa'atonuga

E tatau i inisinia ona iloilo ia faiga fa'avae e fa'avae i luga o ta'iala fa'atino fa'apitoa: taimi fa'ata'amilosaga maualalo, numera maualuga o node, lagolago o le topology, ma faiga fa'aopoopo masani. O se fale gaosi otometi e mata'ituina le maualuga o tane atonu e na'o le mana'omia o taimi fa'ata'amilosaga i le selau o milliseconds, ma lava ai le feso'ota'iga masani a le TCP/IP. I se isi itu, o se masini lolomi saoasaoa maualuga e mana'omia taimi fa'ata'amilosaga i lalo ifo o le 1 millisecond.

O le isi tulaga taua o le lelei o le uta o le protocol. O nisi protocol e tele naua tupe faaalu mo le fa'aogaina o auala ma su'esu'ega, lea e taliaina mo feso'ota'iga SCADA tetele ae e le afaina ai le pulea lelei o masini. O le filifiliga o le protocol e matua a'afia ai fo'i tau o masini, aua o nisi tulaga fa'atino maualuga e mana'omia ai ni Application-Specific Integrated Circuits (ASICs) po'o Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs) i totonu o masini uma i le fanua.

Ethernet Fa'ainitaneti vs. pasi fanua

O fausaga tuai o le fieldbus, e pei o le PROFIBUS DP po'o le Modbus RTU, e fa'agaoioia i luga o feso'ota'iga fa'asolosolo (e pei o le RS-485). O nei feso'ota'iga e matua malolosi ma fa'atulagaina ae e mafatia i tapula'a ogaoga o le bandwidth, e masani ona fa'atapula'aina i le 12 Mbps mo le PROFIBUS ma e matua maualalo mo isi. E matua fa'atulagaina fa'asolosolo ma e faigata ona taulimaina le tele o fa'amatalaga fa'ama'i e mana'omia e faiga fa'aonaponei o tausiga fa'ata'ita'i.

Fa'asologa o Ethernet Fa'apisinisi, e aofia ai le PROFINET, EtherNet/IP, ma le EtherCAT, ua sili atu ona suia le fieldbus i faʻatulagaga fou. O loʻo faʻagaoioia i le 100 Mbps i le 1 Gbps, o le Industrial Ethernet e maua ai le bandwidth e manaʻomia e faʻasalalau ai faʻamatalaga faʻatonutonu i le taimi moni ma faʻamatalaga faʻamaʻi e le o se taimi moni i luga o le uaea faaletino lava e tasi. E ui o fesoʻotaʻiga fieldbus e masani ona faʻatapulaʻaina i le 32 pe 128 nodes i le vaega, ae o fesoʻotaʻiga Industrial Ethernet e mafai ona faʻalauteleina i le faitau afe o masini fesoʻotaʻi, pe afai o loʻo vaevaeina lelei le fesoʻotaʻiga.

Fefa'ataua'iga i le latency, scalability, ma le robustness

O le ausiaina o le latency maualalo tele e masani ona manaʻomia ai ni fesuiaʻiga i le fetaui lelei o fesoʻotaʻiga masani. Mo se faʻataʻitaʻiga, e ausia e le EtherCAT taimi taʻamilosaga e itiiti ifo i le 100 microseconds mo le 1,000 I/O points tufatufaina e ala i le faʻaaogaina o se faiga "faʻagasologa i luga o le lele". Peitaʻi, e manaʻomia ai masini faʻapitoa i nodes pologa ma e le faʻaaogaina ni suiga masani a le Ethernet i totonu o le vaega o le EtherCAT.

I se isi itu, o polokalame fa'atino e pei o le EtherNet/IP e fa'alagolago atoa i masini Ethernet masani ma e le'i suia ma le TCP/UDP/IP suite. O lenei mea e fa'ateleina ai le fa'alauteleina ma le tu'ufa'atasia lelei o le IT/OT ae fa'alagolago atili ai le ausiaina o le sub-millisecond determinism i le fa'atulagaina lelei o feso'ota'iga, fa'amuamua o le Tulaga Lelei o Auaunaga (QoS), ma suiga pulea maualuga.

Auala e Filifili ai le Faiga Sa'o

O le mamanuina ma le faʻaaogaina o se faiga fesoʻotaʻiga malosi faʻapisinisi e manaʻomia ai le paleniina o manaʻoga faʻatino vave ma le faʻalauteleina ma le saogalemu i se taimi umi. O se iloiloga faʻapitoa o le bandwidth ma le latency e le lava; e tatau i inisinia ona faʻaaogaina se vaaiga o le Tau Aofaʻi o le Puleaina (TCO) e aofia ai le galuega faʻapipiʻi, tausiga faifai pea, ma le manaʻoga e le maalofia mo le faʻalauteleina i le lumanaʻi.

Iloiloina o manaʻoga o talosaga ma le faʻavae ua faʻapipiʻiina

E tatau i fuafuaga mo femalagaiga ona mafaufau i le nofoaga ua uma ona faʻapipiʻiina. I siosiomaga e leai ni fale, e seasea ona aoga le suia atoa o le fausaga tuai o pasi fanua. Nai lo lea, e faʻapipiʻi e le au faʻapipiʻi polokalama faakomepiutafaitoto'a fa'akomepiuta ma pule o pitoe fa'apipi'i ai fa'amaumauga fa'asolosolo i totonu o fa'avaa Ethernet, e fa'afeso'ota'i ai mea tuai ma mea fou. E tatau i inisinia ona fuafua ma le fa'aeteete le latency e fa'alauiloa mai e nei faitoto'a fa'aliliuga ina ia mautinoa o lo'o tumau pea le mautu o matasele fa'atonutonu.

Mo galuega faatino fou, o le iloiloina o le gafatia o node e matua taua tele. E tatau i le au fuafuaina ona fuafua le aofaʻi o nodes fesoʻotaʻiga e manaʻomia i le isi sefulu tausaga. O se faiga masani sili ona lelei o le mamanuina lea o subnets e le sili atu i le 50% i le 60% o latou bandwidth ma le gafatia o node i le taimi muamua e faʻalauiloa ai. Mo se faʻataʻitaʻiga, o le faʻatapulaʻaina o se tasi vaega faʻasalalauga i lalo ifo o le 500 masini e puipuia ai faʻasalalauga mai le faʻaleagaina o le faʻatinoga o fesoʻotaʻiga aʻo faʻalauteleina le nofoaga.

Tulaga faatonuina mo le tausisia o tulafono, puipuiga o le saogalemu i luga o le initaneti, ma le faatuatuaina

O fa'avae o le tausisia o tulafono e fa'atonutonuina ai le fa'avae mo le saogalemu fa'atino ma le puipuiga o feso'ota'iga. Afai e lamatia e masini mamafa le ola o tagata, e tatau i le faiga o feso'ota'iga ona lagolagoina tulafono fa'atonutonu o le saogalemu (e pei o le PROFIsafe, CIP Safety) e tausisia le IEC 61508. O nei tulafono fa'atonutonu e fa'aogaina mataupu fa'avae o le auala uliuli e ausia ai le Tulaga Fa'amaoni o le Saogalemu 3 (SIL 3), ma fa'amautinoa ai o le avanoa e ono tupu ai se fa'aletonu mata'utia pe a mana'omia e itiiti ifo i le 10^-7 i le itula.

I le taimi lava e tasi, e tatau ona ogatasi le fausaga o fesoʻotaʻiga ma le IEC 62443tulaga faatonuina o le saogalemu i luga o le initaneti. E aofia ai i lenei mea le faʻatuina o sone ma paipa saogalemu tulaga ese, faʻapipiʻiina o puipui faʻapisinisi, ma le faʻatinoina o le puipuiga malosi o uafu. O le tapeina o uafu faaletino e le faʻaaogaina ma le faʻaaogaina o le faʻamama o tuatusi MAC i le tulaga o le suiga o ni laʻasaga taua ia i le ausiaina o se tulaga saogalemu faavae.

Laasaga fa'atino e fa'aitiitia ai le lamatiaga o le tu'ufa'atasia

O le fa'atinoina manuia e fa'alagolago i le fa'amaoniga fa'apitoa ma le fa'asolosolo ina ia fa'aitiitia ai tulaga lamatia o le tu'ufa'atasia. A'o le'i fa'apipi'iina fa'aletino, e tatau ona faia se Su'ega Fa'amaonia o le Falegaosimea (FAT) atoatoa e fa'ata'ita'i ai le tele o feoa'iga i luga o le upega tafa'ilagi ma fa'amaonia ai le feso'ota'iga o polokalama fa'atino. O lenei vaega o su'ega e tatau ona fa'amaonia ai o fa'atulagaga o le Tulaga Lelei o Auaunaga (QoS) e fa'amuamua sa'o ai afifi fa'atonutonu taua nai lo le fesiitaiga tele o fa'amatalaga.

I le taimi o le faʻatinoina faaletino, e manaʻomia le tausisia ma le faʻaeteete o tulaga faʻatonuina o uaea. O le faʻapipiʻiina lelei o le eleele poʻo le faʻaaogaina o uaea e leʻi puipuia i nofoaga e maualuga le voltage e mafai ona faʻaosofia ai le faʻalavelave faʻaeletoronika, e oʻo atu ai i le leiloa o le afifi ma faʻaletonu e le tumau e faigata ona iloa. Ma le mea mulimuli, o le faʻatuina o se faʻavae o le faʻatinoga o fesoʻotaʻiga—o le faʻamaumauina o le tele o feoaiga masani, fua faatatau o le jitter, ma avega o le CPU o le fesuiaʻiga—e maua ai e 'au tausi maʻi faʻamaumauga faʻatatau e manaʻomia e iloa ai ma foʻia ai le faʻaleagaina o fesoʻotaʻiga aʻo leʻi aʻafia ai le gaosiga.

Manatu Autū

• O fa'ai'uga sili ona tāua ma le mafua'aga mo le Industrial Communication System
• Fa'amatalaga patino, tausisia o tulafono, ma siaki o tulaga lamatia e tatau ona fa'amaonia a'o le'i faia lau tautinoga
• Laasaga aogā e sosoo ai ma lapata'iga e mafai e le au faitau ona talosaga loa

Fesili e Masani Ona Fesiligia

O le ā se faiga feso'ota'iga fa'apisinisi?

O se feso'ota'iga malosi e feso'ota'i ai masini fa'alogo, PLC, SCADA, telefoni, intercom, ma alarm ina ia mafai ona fe'avea'i fa'amatalaga ma leo ma le fa'atuatuaina i le taimi moni i totonu o nofoaga tau alamanuia.

Aiseā e tāua ai se faiga feso'ota'iga fa'apisinisi mo le taimi e fa'agaoioi ai le falegaosimea?

E faʻaitiitia ai le taimi e faʻalavelave ai e ala i le tuʻuina atu o faʻailo vave ma mafai ona vaʻaia ma le manino atili o le vaʻaia o faʻaletonu, e fesoasoani ai i 'au e iloa vave faʻafitauli ma tali atu aʻo leʻi taofia le gaosiga e ni faʻaletonu.

O a oloa e masani ona faʻaaogaina i siosiomaga faigata pe matautia?

O filifiliga masani e aofia ai telefoni e tete'e atu i pāpā po'o le tete'e atu i le tau, video intercoms, pusa telefoni mo fa'alavelave fa'afuase'i, PA system, ma masini IP PBX/VoIP ua fausia mo le pisa, pefu, susū, ma sone lamatia.

E faʻapefea ona ou filifili i le va o le kopa ma le alava mo se fesoʻotaʻiga tau alamanuia?

Faaaoga le 'apamemea ua puipuia mo ni tamo'ega pupuu e oo atu i le 100 mita ma fa'apipi'iga masani. Filifili le uaea mo mamao, nofoaga e maualuga le EMI, pe a mana'omia le malosi o le vavae'esega ma le fa'atuatuaina o le ivi tua.

Aiseā e filifili ai Siniwo mo fofo fesoʻotaʻiga faʻapisinisi?

E tuʻuina atu e Siniwo le mamanu, tuʻufaʻatasia, faʻapipiʻiina, ma le tausiga e tasi, faʻatasi ai ma ATEX, CE, FCC, ROHS, ma oloa e lagolagoina e le ISO9001 mo le eliina o minerale, suauʻu ma le kesi, felauaiga, ma isi vaega faigata.