在工業(yè)領(lǐng)域想要大規(guī)模地部署物聯(lián)網(wǎng)(IoT)，有一個明顯的障礙擺在眼前：在互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議鞭長莫及的地方，如何將數(shù)十億計的傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及其他儀表連接起來？兩種創(chuàng)新的科技可以支持虛擬物聯(lián)網(wǎng)連接，擴(kuò)展更多的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，提升生產(chǎn)能力，并改善與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的可靠性。

    連接物聯(lián)網(wǎng)后一米的方式包括用于離散應(yīng)用的IO-Link設(shè)備通訊（由Profibus以及ProfinetInternational(PI)組織推出）以及用于過程應(yīng)用通訊的HART和WirelessHART（來自于FieldComm集團(tuán)——現(xiàn)場總線基金會HART通訊基金會合并后的組織）。兩種通訊協(xié)議都可以通過基于EtherNet/IP（一種來自O(shè)DVA的以太網(wǎng)協(xié)議）網(wǎng)絡(luò)將傳感器與控制系統(tǒng)和商業(yè)級企業(yè)系統(tǒng)連接起來。

    通過EtherNet/IP獲取到的儀表數(shù)據(jù)，工廠生產(chǎn)人員可以從中得到他們所需的實(shí)時的、可操作的信息，以用于提高運(yùn)營效率和增加產(chǎn)量，從而讓物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢真正惠及制造業(yè)。

    適用于離散應(yīng)用的IO-Link

    在不斷進(jìn)化的物聯(lián)網(wǎng)世界里，公司希望每一個設(shè)備都可以變得更加智能。但是對于像包裝或汽車制造這種使用大量傳感器的離散應(yīng)用場合，簡單的將現(xiàn)存的儀表替換成基于IP的設(shè)備并不是經(jīng)濟(jì)有效的。IO-Link的誕生為傳感器與控制系統(tǒng)之間的無縫數(shù)據(jù)流提供了一種經(jīng)濟(jì)有效的連接。

    已經(jīng)有很多方法使傳感器在各種不同的通訊協(xié)議下工作，例如Profibus或DeviceNet，他們都需要一個不同的網(wǎng)絡(luò)來連接設(shè)備。然而，許多傳感器用戶們都拒絕使用這些嘗試，因?yàn)樗鼈儠怪С謾C(jī)器運(yùn)行的產(chǎn)品（聯(lián)網(wǎng)的以及未聯(lián)網(wǎng)的）數(shù)量翻倍。同時也需要學(xué)習(xí)新的協(xié)議，正如常見的情況，即便是全部傳感器的一個子部分，所需要的遠(yuǎn)不止開/關(guān)這些信息。

    IO-Link已經(jīng)成為處理這種困境的合適的妥協(xié)方案，能夠以經(jīng)濟(jì)有效的方式訪問大量的信息，并可以與現(xiàn)存IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)運(yùn)行。

    這種設(shè)備層面數(shù)據(jù)訪問意味著工業(yè)生產(chǎn)不需要為了等待所有傳感器具備IP訪問功能而推遲他們對于智能機(jī)器的需求。IO-Link為離散應(yīng)用提供了一種徹底的提高連接性能的簡單解決方案，IO-Link可以使用相同的三芯電纜進(jìn)行通訊，并利用目前被EtherNet/IP網(wǎng)絡(luò)所使用的相同的軟件配置，因此相對無縫的實(shí)現(xiàn)了傳感器數(shù)據(jù)的IP化。所有安裝在機(jī)器上的傳感器都支持IO-Link，那些連接到IO-Link主機(jī)接口的傳感器會利用診斷科技的優(yōu)勢。這免去了學(xué)習(xí)新協(xié)議的煩惱，并減少了傳感器的額外費(fèi)用。

    使用工廠里現(xiàn)有技術(shù)來訪問IO-Link的功能，生產(chǎn)制造者只需要移除獨(dú)立卡件，并安裝IO-Link卡件，即上述提及的IO-Link主機(jī)。在連接到主機(jī)之前，許多具有內(nèi)嵌IO-Link功能的傳感器的成本和作用與生產(chǎn)制造商正在使用的標(biāo)準(zhǔn)的I/O傳感器一樣。不過將這些傳感器與IO-Link主機(jī)連接起來會“喚醒”傳感器的高級功能，使傳感器獲得IO-Link能夠提供的對所有數(shù)據(jù)和配置能力的訪問。這意味著用戶可以靈活的選擇先以標(biāo)準(zhǔn)IO的方式安裝IO-Link傳感器，以后根據(jù)需要激活I(lǐng)O-Link功能，而不需要安裝昂貴的新的接線或傳感器。這使得IO-Link可以成為傳感器供應(yīng)商和用戶的一種完美的向前及向后兼容的解決方案。

    是否具有診斷功能

    “標(biāo)準(zhǔn)的”和具有IO-Link功能的傳感器可以互換的靈活性為用戶提供了更大的選擇余地。并不是所有的機(jī)器或傳感器都需要額外的診斷功能。在有IO-Link主機(jī)的情況下，用戶可以選擇哪些傳感器啟用IO-Link功能。盡管所有的機(jī)器都可以從IO-Link中獲益，但是并不是所有機(jī)器都需要這樣。事實(shí)上，一臺機(jī)器上只有不到20%的傳感器具有典型的物理損傷的風(fēng)險，在這些地方采用IO-Link提供的額外診斷功能會有效。

    使用IO-Link，用戶可以訪問從設(shè)備經(jīng)過IP流向更高級別系統(tǒng)的新信息。這可能包括關(guān)于已經(jīng)損壞或者沒有運(yùn)行在佳狀態(tài)的傳感器的診斷信息。這樣的例子是在切割機(jī)附近安裝的光電傳感器監(jiān)控，大量的碎片可能會堆積在傳感器鏡頭上。目前，絕大多數(shù)機(jī)器制造商不管傳感器多臟，都會定期采用壓縮空氣吹掉傳感器上的碎片。IO-Link傳感器只有在必要的時候會通知控制系統(tǒng)啟動壓縮空氣或派遣維護(hù)人員來清潔傳感器。由于其優(yōu)化了預(yù)測性維護(hù)，減少了機(jī)器停機(jī)時間、減少壓縮空氣使用以及相關(guān)的費(fèi)用。

    另一個例子是想象一下接近傳感器是如何檢測沿著導(dǎo)軌移動的物體。如果機(jī)器沒有對準(zhǔn)并削掉了標(biāo)準(zhǔn)傳感器的檢測頭，控制器不會再收到來自設(shè)備的關(guān)于產(chǎn)品被檢測到的更新數(shù)據(jù)。然而機(jī)器會繼續(xù)工作，可是操作員經(jīng)常直到生產(chǎn)中斷才會知道關(guān)鍵數(shù)據(jù)沒有采集?？墒侨绻莻€接近傳感器是具有IO-Link功能的，就會觸發(fā)一個報警告訴控制系統(tǒng)傳感器的檢測頭損壞。診斷功能不是直接的測量，而會提醒系統(tǒng)數(shù)據(jù)已經(jīng)無效了。除此以外，受損的傳感器可以更容易找到并迅速更換。

    適用于過程應(yīng)用的HART

    通過使用HART儀表，貫穿企業(yè)的過程應(yīng)用中的儀表數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)揮重要作用很多年了。然而，很多硬接線設(shè)備的安裝比較繁瑣。對于橫跨數(shù)英里的類似油庫或采礦生產(chǎn)這樣的應(yīng)用，硬接線設(shè)備采用點(diǎn)到點(diǎn)連接方式很困難、花費(fèi)時間、費(fèi)用昂貴，尤其是需要冗余配置時更加明顯。

    地形以及環(huán)境的復(fù)雜因素要求科技可以支持更大范圍的連接。WirelessHART為測量壓力、溫度以及過程應(yīng)用中的流量提供了傳感器的無線連接。

    WirelessHART的網(wǎng)關(guān)是具有IP功能的多變量，包括EtherNet/IP。與其他無線網(wǎng)絡(luò)類似，現(xiàn)有的設(shè)備可以轉(zhuǎn)化成WirelessHART，從而創(chuàng)造了耐用的設(shè)施以支持更大范圍的連接以及產(chǎn)生巨量的新數(shù)據(jù)。

    WirelessHART為各種不同的應(yīng)用提供了更大的靈活性，包括設(shè)備監(jiān)控和診斷。例如，如果一個管道應(yīng)該運(yùn)送一種產(chǎn)品，可是它卻是空的，傳感器會提示操作員而不是顯示一個錯誤的測量值。這會幫助操作員將工廠的異常狀況定義成運(yùn)行故障而不是維護(hù)故障。

    與IO-Link類似，診斷功能也不是直接的測量。在HART設(shè)備內(nèi)啟用的傳感器可以提供設(shè)備內(nèi)部的景象，其提供的設(shè)備信息可以用于預(yù)測性維護(hù)。這提高了流程的可靠性、工廠的安全性、數(shù)據(jù)的保密性以及減少維護(hù)和非計劃停機(jī)的費(fèi)用。

    HART設(shè)備也會在提供完全連接的IP網(wǎng)絡(luò)中采用EtherNet/IP方式無縫工作。從前，設(shè)備數(shù)據(jù)僅限于控制系統(tǒng)使用，可是現(xiàn)在來自于過程設(shè)備的數(shù)據(jù)可以在整個工廠內(nèi)共享，使操作員可以訪問更多的有價值的數(shù)據(jù)。大量的可用數(shù)據(jù)使生產(chǎn)的每一個方面都得到優(yōu)化，從工廠設(shè)備的故障診斷到貿(mào)易方面的庫存和產(chǎn)能決策。

    如果操作員具有更多的設(shè)備知識，可以進(jìn)行更多的審計和查證，這樣可以增加過程的安全性和數(shù)據(jù)的保密性。

    工業(yè)控制系統(tǒng)通過網(wǎng)關(guān)進(jìn)行IP連接（IO-Link或HART），完成了為現(xiàn)場設(shè)備提供連接的后一米。這兩種網(wǎng)絡(luò)使得工業(yè)生產(chǎn)近乎無縫的連接到IP網(wǎng)絡(luò)中，這樣今日的工廠就為將來的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)做了更好的準(zhǔn)備。