設備層面的工業(yè)以太網(wǎng)如何幫助減少停機時間，并改善操作安全性和實時信息流

 在食品和飲料行業(yè)中引進機器人和自動化設備帶來了多方面的安全性、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)力和利潤率的提升。自動工藝控制和機器人、用于自動化質(zhì)量和安全控制的傳感器，以及設備視覺系統(tǒng)開發(fā)等方面的不斷進步，正在引領一個更可持續(xù)發(fā)展的食品行業(yè)。不過，食品和飲料行業(yè)在引入創(chuàng)新的工廠車間聯(lián)網(wǎng)技術方面仍然落后，還有許多事情需要去做。

 數(shù)項因素已經(jīng)促使制造商和處理商采用更謹慎的方法來提升其自動化系統(tǒng)，許多廠商20多年來一直使用相同的產(chǎn)品，并且對于升級至更好的解決方案猶豫不決，直到其過時的設備已不再可用。雖然這個行業(yè)的競爭激烈，但與其它行業(yè)相比，所受到的全球經(jīng)濟衰退的影響較小，因此要進行改變的意愿不高。另外，食品和飲料制造商面對一些獨特的挑戰(zhàn)，使其更難以實施新的系統(tǒng)。這些挑戰(zhàn)包括：防止產(chǎn)品受到污染、確保消費者和工人的安全，溫度、濕度和振動等環(huán)境條件，嚴苛的清潔和沖洗步驟，以及符合各地政府規(guī)章制度的要求。

 但是，隨著制造商尋求提高運營效率和底線利潤，他們必須采用更先進的工廠車間聯(lián)網(wǎng)技術。

 連通性至關重要

 這些先進的自動化系統(tǒng)的一些關鍵組件是電纜、連接器和通信系統(tǒng)，它們把所有的東西聯(lián)合在一起。在許多情況下，硬連線解決方案因為較廉價，所以在工廠車間仍然很常用。然而，這種方法是勞動力極為密集的，因此連接系統(tǒng)必須易于安裝、可靠和安全。預接線(Pre-wired)配線箱可以節(jié)省時間，并且有助于防止錯誤接線，適用于具有高密度輸入和輸出連接的應用。在這兩種情況下，穩(wěn)健性對于耐受食品和飲料工廠車間的嚴苛環(huán)境是至關重要的，由于水氣進入電氣和電子設備和器件而引起的電氣短路是食品和飲料生產(chǎn)線的首要問題

 同樣地，通信系統(tǒng)如用于工業(yè)設備的開放的設備級控制和信息網(wǎng)絡系統(tǒng)DeviceNet；標準化的全球性開放式網(wǎng)絡通信系統(tǒng)Profibus，以及流行的工業(yè)通信協(xié)議Modbus，都需要使用在嚴苛環(huán)境中具有多用性、可靠性和信號完整性的電纜、連接器和插座。

 遷移到以太網(wǎng)的優(yōu)勢

 以太網(wǎng)最初設計用于辦公室環(huán)境，但隨著企業(yè)要求收集工廠車間實時數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)傳回企業(yè)，以太網(wǎng)在工廠車間獲得了發(fā)展動力。這對于通常需要連續(xù)監(jiān)測生產(chǎn)工藝以實現(xiàn)正常生產(chǎn)時間最大化，并且滿足法規(guī)要求的食品和飲料行業(yè)是特別重要的。對于希望通過將工廠車間設備連接至制造企業(yè)網(wǎng)絡以獲得競爭優(yōu)勢的企業(yè)來說，工業(yè)以太網(wǎng)常常能夠提供多項獨特的優(yōu)勢：

 在企業(yè)范圍存取信息，提高企業(yè)智能水平

 借助更快的數(shù)據(jù)傳輸速度，實現(xiàn)更快的信息流

 通過提升能效和資源管理節(jié)省成本

 通過增強設備性能減少工廠停機時間

 通過協(xié)作監(jiān)測和控制優(yōu)化設備性能

 主要的工業(yè)以太網(wǎng)解決方案有EtherNet/IP，用于工業(yè)自動化、工藝控制應用、機器人，并且由開放設備供應商協(xié)會(Open Device Vendor Association, ODVA)進行標準管理；PROFINET是用于先進制造和自動化的開放式工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，而Modbus TCP/IP則是流行的Modbus協(xié)議的擴展，廣泛用于工業(yè)制造環(huán)境。在任何情況下，底層的基礎設施，包括電纜、電線座、開關、協(xié)議堆棧、接口卡和I/O模塊都必須非?？煽?，才能實施成功的工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡。如果制造商將其移出機柜，并且放置在車間地面上，便等于將這些至關重要的組件置于極其嚴苛的環(huán)境中。用于辦公室的一般商用產(chǎn)品是不足夠應付這些條件的，因此挑選合適可靠的電纜和連接器非常重要，是維持車間正常運作的關鍵因素。

 選擇可用于嚴苛環(huán)境的合適材料

 食品和飲料行業(yè)的極端情況是企業(yè)延遲將以太網(wǎng)轉(zhuǎn)從辦公室轉(zhuǎn)移至食品和飲料工廠車間的主要原因。其中最大的障礙之一是沖洗程序，這是防止污染物負面影響產(chǎn)品質(zhì)量的關鍵因素，但極高的水溫和腐蝕性清潔劑和消毒劑可能輕易損壞敏感的電子設備。另一個因素是生銹和侵蝕的風險，這有可能破壞制造工藝或污染產(chǎn)品。最后，極端的溫度、濕度和振動均可能影響通信基礎設施的性能和可靠性。

 通過選擇合適的產(chǎn)品，食品和飲料制造商能夠安全地轉(zhuǎn)向工業(yè)以太網(wǎng)。要評測不同的設備、組件和接線選項時應考慮的一些特性包括：

 額定防護 (Ingress Protection, IP) 等級：額定IP是國際量度，首個數(shù)字是指固體物質(zhì)(比如塵粒)防護等級；而第二個數(shù)字則定義了液體防護等級。在食品和飲料工廠車間的許多地方，達到IP67等級是可以接受的，這表明產(chǎn)品可以防塵，并且具有防止受到短期浸沒影響的保護。不過，最理想的是達到IP69K等級，表明防止灰塵和高溫、高壓水，適用于設備必需仔細清潔的場合。

 不銹鋼結構：表面光滑的316等級不銹鋼連接系統(tǒng)能限制細菌可能聚集的面積，有助于防止細菌生長，并且能夠耐受嚴苛的化學制品和高水溫，而不會生銹。此外，堅固的過模塑電纜外殼能夠耐受極端溫度條件，從而提供更多的保護。

 按下鎖定 (Push-to-lock)技術：加入了機械式鎖定設計的連接器提供了螺紋線組所沒有的安全連接，這種內(nèi)在的可靠性減少了最嚴苛環(huán)境中的連接器相關間歇信號。更少的間歇信號意味著更短的停機時間和更好的生產(chǎn)率。

 DIN 軌道安裝/機器安裝 (DIN Rail Mount/Machine Mount)：通過將以太網(wǎng)交換機遷移到工廠車間設備，制造商能夠節(jié)省機柜空間，減少電纜成本并且簡化安裝。重載 (heavy-duty) 外殼提供了對于水和溫度變化的防護保護，使其適合嚴苛的工業(yè)應用。

 深思熟慮的工業(yè)以太網(wǎng)遷移讓食品和飲料企業(yè)既可保持相關的傳統(tǒng)系統(tǒng)，同時開發(fā)支持未來業(yè)務成長的創(chuàng)新應用。