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華為推出確定性IP網絡解決方案,可以在工業園區的IP網絡中提供端到端確定性時延保障,實現生產系統跨園區遠程集中監控。
文/華為數據通信產品線高級營銷專家?侯方明
沒有燈光的車間內,只有機器設備在忙碌︰AGV自動導引車將各種配件及成品送到指定位置,機械臂上下飛舞,生產線穩定地運行,持續交付著符合質量標準的成品。這是人們對當前非常熱門的“黑燈工廠”的認識。“黑燈工廠”是Dark Factory的直譯,即智慧工廠,因為從原材料到最終成品,所有的加工、運輸、檢測過程均在空無一人的“黑燈工廠”內完成,無需人工操作,故而得名。
這種現場少人化、無人化的生產模式,在冶金、礦山等現場操作環境惡劣的行業有著更為迫切的需求。例如,傳統煉鋼過程需要多名工人協作,工作環境惡劣,危險系數高,勞動強度大,而遠程集控方式可以實現生產現場操作的少人化、無人化,既能提升生產效率,又能保護工人安全。
為了實現遠程集控,需要將冶金、礦山等場景的主PLC控制模塊部署到“集中控制室”,工人在集中控制室就可完成操作。這一過程中,主PLC與生產現場的從PLC之間不僅會出現跨車間、跨廠區的通信,且對網絡的時延、抖動要求嚴苛。以軋鋼場景為例,PLC的掃描周期在10ms以內,因此要求平均時延要小于10ms,且時延的抖動要小于30μs。
現有的工業控制網絡系統普遍采用工業以太、工業總線等局域網絡架構,這種架構不適于跨車間、跨廠區的大規模組網,也無法滿足遠程集控的網絡要求。如果采用主從PLC間光縴直連的方式,由于每一個被遠程控制的從PLC模塊均需要直連光縴,而一個車間內通常有成百上千個PLC,因此,建網成本高且不易擴展。
只有采用IP協議組成聯接海量設備的大型網絡,才能滿足遠程集控需要的多園區遠程連接、大規模組網等需求。
目前,工廠網絡正由外向內、自上而下地向IP化演進,即外網已實現了IP化,但內網的IP化仍在自上而下地逐步推進。傳統IP網絡“盡力而為”的轉發機制,雖然平均時延較低,但當多個業務流發生踫撞、產生擁塞時,會導致時延抖動的顯著增加,造成時延概率分布曲線中的“長尾效應”,時延上限無法保障,因此,難以滿足工業場景中關鍵業務對確定性低時延的要求。