无线技术:期待与IT技术深层融合

    最近几年,工业自动化技术领域出现了一个很明显的趋势,即传统自动化技术与IT技术加速了融合的过程,IT技术也正在快速地进入工业自动化系统的各个层面。上海工业自动化仪表研究院教授级高工缪学勤对此评价道:“目前,IT技术已经快速渗入工业自动化领域。但在之前的几年,我们过多地强调了自动化领域要求的特殊性,而忽视了两者的关系,导致两者没有得到很好的结合,制约了IT信息技术在工业自动化领域的同步发展。”

    过程制造业中的无线网络可能会与用户IT的技术范围关联性较强,因此,如何将两者有机结合这一问题显得至关重要。但目前的现状是,IT部门对于无线技术在工厂环境下的工作机制并不熟悉。那么,如何将IT部门中颇有价值的经验和相关资源运用到无线网络的设计与启动中,十分值得探讨与研究。

    从表面看,过程自动化与办公自动化网络之间,似乎不存在任何交集。因此,过程自动化系统一般都独立于信息技术部门,同时IT方面的相关政策也不影响工厂的运营。

    但是,2010年7月19日,德国西门子公司证实,其广泛应用的工业控制系统受到了黑客制造的恶意代码攻击。这个名为Stuxnet的恶意代码利用了微软最新曝出的“Microsoft Windows快捷方式自动执行漏洞”这一高危漏洞,并借助U盘进行传播,目标是入侵西门子的Simatic WinCC和PCS 7数据采集与SCADA系统,窃取工业设计和控制文件。这个事件的发生,也为工业网络安全敲响了警钟。

    这一事件的发生也解释了无线技术在监测领域得到推广,而在控制与安全领域存在诸多限制的原因。缪学勤介绍,目前,无线Hart变送器普遍用于现场层,正处于推广应用阶段,推进速度相对较快;而执行器在安全性与可靠性方面存在许多尚未解决的问题,因此其应用还十分有限。据了解,在工业自动化企业,IT部门的职责大概包括确保信息安全与相关基础设施安全等方面,同时他们也会关注无线网络项目后续的维护与支持工作,以此来判断是否会对他们的工作内容产生影响。因此,缪学勤建议说:“要尽早与企业中IT部门的工程师进行密切沟通与合作,这对于现场和工厂无线网络的有效实施大有裨益。”

    在工业领域,无线网络的安全性是否要比有线网络差?其实,并不尽然。事实上,有线网络和无线网络都容易受到攻击,一个设计合理、制作精良、安装正确、运行正常的无线网络实际上要比一般的有线网络更为安全、可靠。目前工业用的绝大部分无线解决方案,完全不同于以往的办公和自动化网络。中国仪器仪表学会名誉理事夏德海介绍,这些应用领域的无线解决方案在设计时都将安全性放在首位,提升安全性的措施大致包括加密技术、鉴定和验证、密钥管理和抗干扰设计等等,这些都可防止任何未经授权而进行的网络数据访问。其实在以往的有线网络中,这些安全功能往往被忽略掉,单纯地依赖于机械隔离并不能使安全水平提高。所以,正如缪学勤建议的那样,只要IT部门与无线设备制造商通力合作,在具体的应用项目中才能够设计出最适用的安全技术。

    IT领域的黑客行为往往出于经济目的,但工业网络中信息侵入的目的就显得更为复杂与危险。因此,工业网络安全理应受到更多的关注。IT领域先进的安全理念,也应该更多地在无线网络中得以应用与发展。

解读无线技术发展走向如何提高电池寿命?

    随着无线技术的推广应用与技术本身逐渐成熟,无线产品的成本已经在逐步走低。据缪学勤介绍,低功耗芯片的制造、电池的可再生能源开发以及供电方式都在改善之中。为了增强电池寿命,各大公司也纷纷采取了措施,如艾默生将无线变送器的电子元件和发射元件进行了低功耗改造,相比原来传统的有线变送器,耗电量大大降。同时,在网关的统一管理下,自组织网络中的节点,也就是现场无线变送器,只有收发信息时才会耗电,其他情况均保持休眠状态,几乎没有电能消耗,这也大大增强了电池的寿命。

物联网深化无线技术发展

    目前,物联网行业的火热也在一方面助推了无线技术的发展,拓宽了无线技术的应用领域。据夏德海介绍,物联网为无线传感器带来了新的发展空间。在感知层,无线技术应用的比较多;网络层中,有线技术应用较为普遍,无线技术也逐渐加入其中。同时,无线传输技术非常丰富,其中许多方式具有价格低廉、功耗低等特点,在一些行业中能被大规模应用,如GPRS。另外,Wi-Fi凭借组网结构简单、建设方便快捷等特点,得到了人们的关注。随着物联网的发展,Wi-Fi作为目前应用最广泛的无线通信技术之一,将会发挥重要作用。基于Wi-Fi无线技术,构建无线传输网与传感网相结合的融合应用,将成为物联网产业链中非常重要的组成部分。

应用领域更为广阔

    随着越来越多的公司加入到无线产品应用行列中来,各大公司开始专门定制工厂环境下坚固耐用的无线产品。这些公司通过选用正确的基础设施和无线技术,提高其工业网络的性能。无线产品价格下降,也促进了公司将现有的有线网络转化为无线网络,或将两者同时配合使用。

    缪学勤举例说:“一个污水处理厂从离中控室几百米的地方汲水,用无线网络能节省大量的费用。状况监视应用无线网络同样能减少部件费用,例如用于监视旋转功能的集电环在无线条件下就无须购买,可以用一个无线传感器代替。”这样,通过无线网络就可以对污水处理设备的运行状态进行同步监测和控制。当监控中心出现现场污水处理报警时,报警内容和报警地点将以中文短信方式发送到管理人员的手机上。因此,许多用户已经将无线技术看做是下一个技术腾飞的基础,因为这一方面提升了工厂效能,另一方面也提高了用户使用的便利性。

    文章来源:中华工控网

  

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