10BASE-T1L：將大數(shù)據(jù)分析的范圍擴展到工廠網(wǎng)絡的邊緣

IEEE 802.3cg 標準于 2019 年 11 月獲得批準，標志著工廠運營商在網(wǎng)絡邊緣連接設備的方式截然不同，使他們擺脫了基于傳統(tǒng) 4 mA 至 20 mA 和 HART 通信接口的基礎設施的限制。?

802.3cg標準，也稱為10BASE-T1L，是一種工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡物理層。它提供了一種打破在工廠或加工廠執(zhí)行一線服務的基本操作設備（傳感器、閥門、執(zhí)行器和控制器）與企業(yè)數(shù)據(jù)（新智能工廠智能的比特和字節(jié)保險庫）之間的障礙的方法。10BASE-T1L網(wǎng)絡將成為向數(shù)據(jù)和分析驅(qū)動的工廠運營方法（即工業(yè)4.0）全面轉(zhuǎn)型的重要推動力。

這是否意味著工業(yè)工程師現(xiàn)在應該準備用10BASE-T1L基礎設施取代4 mA至20 mA或HART系統(tǒng)，即使802.3cg標準是如此之新，如果是這樣，如何？

哪些關鍵因素將決定從4 mA到20 mA或HART到10BASE-T1L的過渡是否成功？

數(shù)據(jù)分析支持提高生產(chǎn)力和效率

工業(yè) 4.0 的實施正在席卷每一個現(xiàn)代工廠運營。工業(yè)4.0的核心是渴望從大數(shù)據(jù)的利用中獲利。 新的分析軟件已經(jīng)開始改變行業(yè)運營和維護工廠設備和場所的方式。來自分析的見解是 當他們在明顯不同的數(shù)據(jù)集中發(fā)現(xiàn)模式時，通常最深刻。

從工廠設備中可靠捕獲的數(shù)據(jù)越多，數(shù)據(jù)類型越多，軟件支持的機會就越多。 狀態(tài)監(jiān)測和預測性維護等高級功能。4 mA至20 mA和HART接口的低數(shù)據(jù)帶寬以及 將它們集成到企業(yè)計算基礎設施中的范圍有限，阻礙了工程師將分析應用于這些傳統(tǒng)端點的努力。4 毫安 至20 mA和HART技術還限制了可以提供給端點的功率量以及遠程監(jiān)控設備運行的范圍。

因此，將現(xiàn)有的4 mA轉(zhuǎn)換為20 mA或?qū)ART設備轉(zhuǎn)換為10BASE-T1L所獲得的獎勵是數(shù)據(jù)，以及由此帶來的生產(chǎn)力和效率的提高 可以在數(shù)據(jù)投入使用時進行?；ヂ?lián)的智能工廠通常會減少計劃外停機時間，減少能源浪費，更好地利用設備和其他資產(chǎn)，并更有效地部署員工。10BASE-T1L連接有望將這些優(yōu)勢擴展到工廠和加工廠的偏遠角落，在這些角落，傳感器和其他端點在企業(yè)網(wǎng)絡無法到達的地方運行。

10BASE-T1L：更高的數(shù)據(jù)速率和功率輸出

今天安裝10BASE-T1L設備的情況取決于802.3cg標準中規(guī)定的功能集。10BASE-T1L 連接提供：

在長達 1 km 的電纜長度上的最大數(shù)據(jù)速率為 10 Mbps。

在 Zone 0 本質(zhì)安全應用中，為端點提供高達 500 mW 的功率，支持比 4 mA 至 20 mA 或 HART 系統(tǒng)支持的更廣泛的更復雜的端點運行。它還可以為非本質(zhì)安全應用提供高達 60 W 的功率，具體取決于布線。

有可能重復使用現(xiàn)有的已安裝單雙絞線電纜。

豐富的設備管理選項，包括從連接的設備提供診斷數(shù)據(jù)以及向其提供軟件更新。

每個節(jié)點的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議 （IP） 地址，將物聯(lián)網(wǎng)功能擴展到工廠網(wǎng)絡的邊緣。IP 地址不僅可以監(jiān)控節(jié)點，還可以遠程管理節(jié)點。

與企業(yè)網(wǎng)絡基礎架構集成。

從硬件的角度來看，10BASE-T1L設備的實現(xiàn)通常很簡單。這是因為 10BASE-T1L 通信的物理介質(zhì)是單根雙絞線電纜。這甚至可能是已經(jīng)承載4 mA至20 mA或HART通信的相同接線。802.3cg 標準支持在危險（防爆）環(huán)境中安裝。

10BASE-T1L的早期實施可能是混合設備，既支持傳統(tǒng)接口（如4 mA至20 mA），也支持新的工業(yè)以太網(wǎng)物理層。

成功推出10BASE-T1L

ADI公司（ADI）將在眾多客戶采用工業(yè)4.0技術的過程中發(fā)揮不可或缺的作用。我們的經(jīng)驗表明，兩個關鍵因素將決定10BASE-T1L項目是否成功：

關注數(shù)據(jù)

網(wǎng)絡安全

一旦參與了10BASE-T1L部署的操作細節(jié)，工程師就很容易忽視實施它的原因，以揭開端點（如傳感器）操作的面紗，并將豐富的數(shù)據(jù)流從它們饋送到企業(yè)級數(shù)據(jù)分析引擎。

因此，10BASE-T1L項目成功的最大風險不是在端點本身，也不是在物理基礎設施;問題通常出在后端，當處理和使用來自新連接的端點的數(shù)據(jù)集時，沒有提供足夠的配置。

因此，開始安裝10BASE-T1L的工業(yè)工程師應該牢記以下問題：

我計劃從將從傳感器和其他終結點獲取的數(shù)據(jù)中得出哪些類型的見解？

如何將數(shù)據(jù)集成到企業(yè)級控制系統(tǒng)中？來自端點的數(shù)據(jù)格式是否兼容，還是需要轉(zhuǎn)換？

來自數(shù)據(jù)分析的見解將如何導致流程或系統(tǒng)改進？

工程師要面對的第二個關鍵問題是安全性。一旦通過 10BASE-T1L 網(wǎng)絡連接端點，對端點的威脅的性質(zhì)就會發(fā)生巨大變化。以前，當通過4 mA至20 mA連接時，缺乏復雜的連接降低了攻擊風險。

802.3cg 標準提供的卓越連接性（包括每個節(jié)點的 IP 地址）使每個端點都容易受到企業(yè)網(wǎng)絡的遠程攻擊。將4 mA至20 mA或HART端點與網(wǎng)絡隔離的固有物理防火墻在出廠安裝10BASE-T1L后立即消失。

這意味著必須通過實施以下技術來保護各個節(jié)點和網(wǎng)絡基礎設施本身：

通過加密的設備 ID 對設備進行安全身份驗證

數(shù)據(jù)傳輸加密

防火墻阻止外部實體訪問安全設備

吸取工業(yè)4.0項目的經(jīng)驗教訓

隨著802.3cg標準的批準，兼容10BASE-T1L的組件和設備的開發(fā)一直在加速。就我們而言，ADI一直在與工業(yè)設備制造商合作，確保他們能夠遵循路線圖，推出支持10BASE-T1L網(wǎng)絡的系統(tǒng)。業(yè)界預計，具有10BASE-T1L功能的產(chǎn)品將在2021年中期投放市場。

ADI在支持客戶實施新技術方面的長期經(jīng)驗將有助于這些10BASE-T1L產(chǎn)品的成功推出。我們的工業(yè)自動化部門的結構支持技術實施，因為它將以技術為中心的開發(fā)和支持人員與專注于客戶應用的以市場為導向的員工相結合。這種基于團隊的方法將技術專長與市場洞察力相結合，為客戶產(chǎn)生正確的結果。

在10BASE-T1L的情況下，這種方法將包括提供PHY產(chǎn)品和對整個通信堆棧的支持。它還考慮了工業(yè)產(chǎn)品的較長商業(yè)壽命，并以路線圖為后盾，該路線圖預測兼容的10BASE-T1L產(chǎn)品將連續(xù)生產(chǎn)數(shù)十年，以滿足工業(yè)客戶的期望。

ADI公司和其他公司對10BASE-T1L元件的快速開發(fā)使工業(yè)設備制造商能夠開始開發(fā)新的工業(yè)以太網(wǎng)產(chǎn)品。在支持標準開發(fā)流程的令人印象深刻的工業(yè)公司聯(lián)盟的支持下，10BASE-T1L技術有望取代4 mA至20 mA和HART接口，并加速工業(yè)4.0的采用。

審核編輯：郭婷