工业互联网带来大带宽需求 工业光网未来发展方向

2021-02-02 09:45:09 admin 7

工业互联网带来大带宽需求 工业光网未来发展方向

   光网一般是指光纤网。与面向公共的通讯创新“光纤入户”不同,华为的工业光网是让光纤进入工业企业中,重点将可编程逻辑控制器(英文简称“PLC”)以下、以下的网络所使用的铜质网线改造为光纤,发挥光纤介质轻、细、不发热、抗电磁干扰、带宽潜能大等优势,提供更好的工业网络控制。工业光网也是华为F5G“全光网络”向工业领域寻找到的一种应用方案。

   目前,工业网络仍然以铜质网线为主。有研究者称,“工业领域普遍存在连接方式多样分散、七国八制,带宽不够、抗干扰能力不强,依赖工控厂家集成、系统封闭等问题。”让光纤入局,改善工业网络现状,趋势性与创收空间可观,近年,产学研端持续探讨出路,相关说法还有“光进铜退”“铜换光”。

工业互联网

   目前,工业互联网内网应用场景总体可分为三大类:其一,用于运动控制、机器人、流程闭环控制的时延敏感型(低时延)应用。其二,用于图像检测、监控、扫描的带宽消耗型(大带宽)应用。其三,用于设备状态监控的海量连接型(多连接)应用。值得提及的是,华为“工业光网”思路被纳入到工业创新网络考虑范围。

   李汉国向记者介绍,华为将工业光网细分为五种网络:带宽专线,使用较少;工业OTN,在部分对网络具有高要求的行业中使用;工业PON,Passive Optical Network,无源光纤网络,价格段覆盖较全,在生产车间中常用;工业光总线;工业OXC,即工业光交叉机,小部分行业用来做光参量的测量和传感。

   其中,工业PON和工业光总线技术,与工业装备的生产运行联系紧密,成为项目推进重点。两者技术本质都为工业PON技术,但华为使用不同称呼区分。在工业生产中,工业PON用来改造可编程逻辑控制器,即PLC部件以上的生产管理网和生产办公网。工业光总线技术用来改造PLC以下的工业总线。

   目前,PLC以上主要存在带宽不够的痛点。李汉国介绍,在工业智能化中,机器视觉是一种正在被规模化使用的技术,对带宽要求较高。机器视觉技术本身会产生两类文件,比较占用带宽。第一种是故障品特征文件的传输,供分析改进。第二种,将所有原始数据文件上传到云,供AI训练用。机器视觉分为两维型和三维型,三维更加先进。以电子制造业,识别印制电路板为例,使用三维机械视觉识别率更高,但同时会产生更多的信息,占用更多带宽。现实中,有工厂因为网络不够支撑,三维功能因此闲置,继续用回二维。这种情况下,需要布线扩容。

   现在,更多工厂拥有“柔性”生产制造能力,柔性生产对带宽需求也很大。李汉国介绍,这类工厂,对不同的生产对象有不同的工艺文件,工艺文件因为包含很多信息所以本身较大。在更换生产任务时,需要上下载新的工艺文件。比如印制电路板,会根据不同的电路板进行精准调整,确保每种不同的电路板有较好的质量。如果柔性制造对象是小批量、多批次,那么切换的情况更加频繁。在现在千兆口情况下,新的生产工艺文件上下载、自检与试运行,这一流程通常占用5分钟~35来分钟工时,但是用万兆口,或缩减至一两分钟,从而留给有效生产的时间增加。

   李汉国说,“以前觉得百兆千兆就够了,现在机器视觉出来以后,与别的一些更高级的AI出来以后,带宽就不够了。”在PLC部件以下位置,是各式各样的工业总线。比较短,在机器内部只有几十厘米,有时是几米,痛点在于延时大,“速率低、带宽不够、导致大量数据没有办法报上来,或者说限制信息采集的参数多少”。李汉国说。

   他举例,要精确控制某个加工状态的话,本来需要报18个参数,但因为带宽不够,18个参数报不过来,在工业中要么拉长周期,先报8个最紧要的,后面再报10个;要么将部分变化较小的参数给出一个固定值,只报其余变动较大的参数。这两种方式,做出来的产品都能使用,但精度下降。