去过不少改造中的制造工厂,一半以上的调试时间,都耗在设备通信上。
不同品牌的机床、机器人、检测设备,各说各的”语言”,连不上,数据传不出来,谈什么智能制造。
这几年越来越多工厂,直接把底层通信换成了工业以太网。变化立竿见影。
早年工业自动化普及的时候,大家用的都是现场总线。那时候设备少,数据量小,用着还行。现在呢?标准砍不掉,光主流的现场总线就有十几种,不同厂商的设备各用各的,互相不兼容。想要把数据统一传到MES系统,就得加好几个转换网关,成本占了改造预算的三分之一不说,还经常丢包断连。
更头疼的是带宽。原来的现场总线大多只有几Mbps,现在上个4K工业视觉检测,一秒几个G的检测数据,根本跑不动。想加新设备?根本挤不出带宽。
很多人刚接触这个领域,第一反应都会问出这个问题。
问:工业以太网和我们办公室用的普通以太网不是一回事吗?为什么非要专门的?
答:区别真的很大。办公室的以太网是给发文档、上网用的,卡个半秒一秒根本没人在意,也不需要抗什么电磁干扰。工业现场不一样,变频器、大功率电机一开,电磁干扰能把普通网线的信号冲得稀碎,更要命的是,工业控制对延迟要求极高——机器人焊接差个几十毫秒,出来就是残次品,高速流水线停一秒,上千个产品就报废了。工业以太网针对这些做了专门优化:屏蔽层更厚的工业网线、带实时性调度的协议、耐温防尘抗震动的交换机,就是为了在车间那种恶劣环境里,稳定跑低延迟的大流量数据。
去年跑长三角的一家汽车零部件工厂,他们的冲压生产线改造给我印象很深。原来那条线五台设备来自三个不同厂商,用了三种不同的现场总线,数据采集到MES永远不准,OEE统计偏差能到10%以上,管理人员根本找不到问题出在哪。
后来改造的时候,主干网全部换成工业以太网,所有设备统一走PROFINET协议,改造完之后,数据采集频率从1秒1次升到100毫秒1次,丢包率降到几乎为零,很快就找出了换模流程的浪费,整条线效率直接提了12%。
聊到改造,所有人都会问这个实际问题。
问:老工厂改造,原来的布线都要全部拆掉重做吗?成本会不会很高?
答:很多工厂老板都担心这个问题。其实完全没必要全拆。工业以太网本身兼容很多旧的总线协议,末端的旧设备可以加个低成本的协议转换模块接入,只需要把主干网线换成工业以太网规格,核心交换机换成工业级的就行。我接触过的千平左右的加工厂改造,全拆全换要几十万,这样改十几万就下来了,大部分工厂半年就能收回成本。
不过话说回来,如果你是新建厂房,一步到位全布工业以太网,长期来看肯定更划算,以后加设备扩产都不用动主干布线。
现在主流的工业以太网协议有PROFINET、EtherCAT、Modbus TCP、EtherNet/IP好几种,你的设备支持什么协议,交换机网关要不要做对应适配,提前核对清楚,别拉回去才发现对接不上,来回折腾耽误生产。
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现在很多工厂布工业以太网,只算当下设备的带宽需求,过两年上机器视觉、加AI质检,全是大流量设备,带宽不够又得重新布线,白扔一遍钱。我一般给工厂提建议,最少按当前需求的两倍留带宽,不亏。
现在很多概念炒得凶,一会儿这个模式一会儿那个技术,很多工厂听了懵。其实智能制造,最底层的东西就是把所有设备的数据连起来,连不通,什么都是虚的。工业以太网看起来就是个布线组网的事,其实是给智能制造打基础的核心环节。选对方案,收益是实打实的。
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