工业物联网与以太网结合的应用与分析

随着工业物联网不断地更新升级，各个公司也在加速工业自动化系统和企业应用之间的深化整合。由于智能制造升级带来的网络灵活性开启的生产新模式，让工厂企业的管理层越来越难以忽视。

工业物联网(IIoT)在传感器技术、无线连接、能量采集、大数据以及云计算方面的创新，是在设备、系统和人之间进行无缝信息交换的一部分，它为制造企业在整个价值链上提高业绩、灵活性和响应能力铺平了道路。工业物联网的发展需要工业以太网，通过以太网提供的数据，大数据分析可以为企业提供更有价值的信息。

考虑到更加高速的工艺对以太网的要求，以及更多的数据采集，工厂需要一个冗余网络，这样就可以很容易地在控制层解决网络问题。全网的可见性也会给边缘设备提供可依赖的网络。

一个具有三层路由器和二层管理型交换机的主机就可以满足核心网络的需求。二层非管理型交换机要求扩展包含在IP地址层的端口状态透明度，以及提高端口的服务质量，使之适应工业物联网需要大量自动化网络的企业运行环境。不过缺点是这样的交换机价格昂贵并且实施的时候需要一个相对长的启动时间。

低成本的、较低功能性的二层交换机的采用，会更经济地满足用户的需求，就像更多的网路被扩展，以满足工业物联网时代对于连接程度的需求。一份关于工业以太网基础设施组件市场的报告中就指出，从长远来看，随着企业对于成本的考量，非管理型交换机的需求将会逐步放缓，就像网络集线器一样。

为了让自动化和IT软件获取更多端口状态的可见性，作为边缘交换机的二层非管理型交换机必须支持Modbus/TCP以及简单网络管理协议(SNMP)通讯。这会允许监测控制和数据采集(SCADA)、人机界面(HMI)软件、以及IT网络管理系统(NMS)软件实时地监控交换机设备的状态。

随着工业物联网更多的可编程逻辑控制器(PLC)、输入/输出(I/O)设备、终端计算机以及HMI等与以太网相连接，对以太网的稳定性要求会越来越高。对于那些没有进行升级、无法获得网络边缘透明度的自动化团队来说，可能会带来指数级的能源消耗。随着边缘设备的增加以及数据采集功能的提高，需要人工检查交换机的机会会减少，通过自动化的连接系统，会将损失的数据和设备情况及时上传。

更大的网络透明度加快了自动化和IT团队的故障诊断。支持Modbus/TCP以及SNMP协议的边缘交换机技术也让故障诊断更容易。在这个融合的网络模式里，团队可以快速地获得网络问题的解决方案。

例如，来自于工厂车间中温度传感器的数据可能对于工程师进行工艺分析，以及IT部门进行云存储和商业过程分析来说都很重要；一旦发现数据丢失变得明显，两个团队都可以及时发送或接收报警。

更强大的是增加了诊断功能，来自系统控制和IT部门的两个团队都可以进行诊断。例如，他们诊断出以太网线与托管温度传感器的边缘交换机I/O输入的第五个端口之间的连接中断，并通知相关部门进行必要的修复。对于一个具有板载代理Modbus/TCP和SNMP协议的边缘交换机来说这完全可以胜任。

更加智能的边缘交换机甚至在每个端口上提供详细的统计信息，包括速度、连接计数器、多路广播信息包计数、单路广播信息包计数以及误差计数等。使用同时支持SNMP的边缘交换机，可以让IT团队的网络管理系统或软件执行前后连续的状态监控。

为了跟上工业物联网需求的设备数量的增长和数据需求的多样性，将会发生更多类似这样的以太网应用，可以从设备层到控制层以及中央办公室上轻松地查看以太网。

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