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為應(yīng)對(duì)“工業(yè)4.0”愿景和“中國(guó)制造2025”國(guó)家戰(zhàn)略規(guī)劃的挑戰(zhàn)，西門子正大力推進(jìn)數(shù)字化企業(yè)發(fā)展。而若想走向數(shù)字化企業(yè)，需要走好這四步：應(yīng)用數(shù)字化企業(yè)軟件套件、部署工業(yè)通迅網(wǎng)絡(luò)、確保在工業(yè)環(huán)境下工廠與網(wǎng)絡(luò)的安全和系統(tǒng)的完整性，以及面向特定業(yè)務(wù)的工業(yè)服務(wù)。其中，工業(yè)通訊是至關(guān)重要的基礎(chǔ)。

在2015年8月19日召開的“西門子PROFINET峰會(huì)”中，西門子(中國(guó))有限公司執(zhí)行副總裁、數(shù)字化工廠集團(tuán)總經(jīng)理王海濱講到：“數(shù)字化企業(yè)必須基于一體化的網(wǎng)絡(luò)，使工廠實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互通，提供源源不斷的信息流，其中的核心就是需要完備的通訊網(wǎng)絡(luò)，而更靈活、更高效、更高性能的PROFINET完美地契合這一需求。”

從PROFIBUS到PROFINET

多年以來，PROFIBUS已成為一種應(yīng)用廣泛的先進(jìn)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)總線，PROFIBUS采用串行總線技術(shù)，并于20世紀(jì)80年代首次推出了分布式結(jié)構(gòu)，大幅推動(dòng)了自動(dòng)化領(lǐng)域的變革。20世紀(jì)90年代，以太網(wǎng)已遍布IT領(lǐng)域，并逐漸在工業(yè)領(lǐng)域得到了應(yīng)用。如今，我們很難想象生產(chǎn)系統(tǒng)中不使用這兩種系統(tǒng)。

PROFINET作為PROFIBUS的延伸與升級(jí)，集PROFIBUS和以太網(wǎng)兩種優(yōu)勢(shì)于一身，實(shí)現(xiàn)了PROFIBUS豐富的工業(yè)應(yīng)用技術(shù)與以太網(wǎng)的開放性和靈活性的完美集成，成為了全球領(lǐng)先的基于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。

不可否認(rèn)的是， 截止到目前，PROFIBUS在全球及中國(guó)工業(yè)市場(chǎng)中依然有著相當(dāng)高的占有率， 據(jù)PI 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，PROFIBUS目前在全球的安裝節(jié)點(diǎn)高達(dá)5000萬。那么，對(duì)于那些正在應(yīng)用PROFIBUS總線技術(shù)的用戶來講，西門子如何在保護(hù)他們既有投資的情況下，實(shí)現(xiàn)從PROFIBUS向PROFINET的轉(zhuǎn)換成為了他們關(guān)心的問題。

事實(shí)上， 對(duì)于這個(gè)問題， 西門子早有考慮。從技術(shù)上實(shí)現(xiàn)PROFIBUS到PROFINET的轉(zhuǎn)換并不復(fù)雜。通過IE/PBLink，可快速將當(dāng)前的各個(gè)工廠車間連接到PROFINET。這樣，就可順利地將PROFIBUS上的各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備輕松集成到新的PROFINET工程中。對(duì)此，客戶既可以選擇全廠一次性轉(zhuǎn)換，也可以分階段逐步轉(zhuǎn)換。

對(duì)于如何更好地保護(hù)用戶的既有投資，西門子（中國(guó)）有限公司數(shù)字化工廠集團(tuán)工廠自動(dòng)化部總經(jīng)理衛(wèi)岳歌給出了進(jìn)一步的闡述：“我們暫且將工業(yè)用戶分為兩大類——過程行業(yè)用戶及機(jī)器設(shè)備制造商。以過程行業(yè)用戶為例，如果用戶需要將現(xiàn)有系統(tǒng)升級(jí)到PROFINET系統(tǒng)，西門子并不會(huì)讓他拋棄所有在用的系統(tǒng)，我們可以提供很多網(wǎng)關(guān)以及技術(shù)、解決方案，把這兩種基于不同總線的系統(tǒng)融合在一起，實(shí)現(xiàn)新舊系統(tǒng)并存的狀態(tài)。比如我們推出的TIA博途工程軟件平臺(tái)，在這個(gè)平臺(tái)中，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)Simatic S7-300系列控制器和全新的Simatic S7-1500系列控制器的操作，從這個(gè)角度來講，我們極大地保護(hù)了用戶對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)的投資。那么，對(duì)于機(jī)器設(shè)備制造商而言，產(chǎn)品的更新?lián)Q代周期要短于過程行業(yè)用戶，所以基本上，在一個(gè)生命周期結(jié)束后，他們都會(huì)積極地尋求和應(yīng)用一些市場(chǎng)上的新技術(shù)，但是他們也會(huì)擔(dān)心在轉(zhuǎn)換的過程中是不是存在軟件移植等問題，關(guān)于這些問題，西門子都可以提供完備的技術(shù)支持和服務(wù)。”

PROFINET，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化企業(yè)的關(guān)鍵

全球化為企業(yè)的快速成長(zhǎng)提供了一個(gè)絕佳的新機(jī)遇。但機(jī)遇往往與挑戰(zhàn)并存：要在激烈的全球市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中始終處于不敗之地，不僅需要確保產(chǎn)品生產(chǎn)的高質(zhì)量，同時(shí)還需要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)高效性以及工廠的高可用性。與此同時(shí)，高靈活性、高產(chǎn)能與高效率也是判斷一家企業(yè)是否成功的重要因素。PROFINET，正是優(yōu)化這些因素并引領(lǐng)成功的關(guān)鍵所在。

眾所周知，與傳統(tǒng)工廠相比，數(shù)字化工廠的數(shù)據(jù)傳輸量更大。而PROFINET可將傳輸能力從以往以KB/s為計(jì)算單位的傳輸提升到高達(dá)100MB/s，大幅提升了傳輸速度。

與此同時(shí)，PROFINET網(wǎng)絡(luò)更加靈活，支持多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以允許多種技術(shù)協(xié)議同時(shí)進(jìn)行，還具有實(shí)時(shí)的無線通訊能力。這也就是說，借助一條統(tǒng)一的PROFINET電纜傳輸介質(zhì)，既能完成所有的控制任務(wù)，還能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)跨越現(xiàn)場(chǎng)層、控制層和管理層的傳輸，將工廠各個(gè)部分聯(lián)系為統(tǒng)一整體，真正做到一網(wǎng)到底，管控一體化。

此外，PROFINET的抗電磁干擾能力也很突出。在工業(yè)生產(chǎn)中，PROFINET的抖動(dòng)精度只有不到1us，令數(shù)據(jù)的傳輸更加穩(wěn)定，且時(shí)鐘頻率極為精準(zhǔn)，增強(qiáng)了生產(chǎn)確定性。

PROFINET自帶的診斷功能亦非常強(qiáng)大，可以幫助用戶快速找尋到設(shè)備故障點(diǎn)，最大限度減少停機(jī)時(shí)間。

事實(shí)上，PROFINET強(qiáng)大的自診斷功能得益于系統(tǒng)的開放性，而開放性使其當(dāng)之無愧地成為了實(shí)現(xiàn)數(shù)字化工廠的關(guān)鍵。因?yàn)镻ROFINET兼容性好，幾乎可以做到即插即用，它不僅讓工廠設(shè)備互聯(lián)變得十分便利，還可以與外接設(shè)備相連、與因特網(wǎng)互通，工廠管理者、操作人員可以通過電腦IE瀏覽器，甚至手機(jī)、iPad等移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行控制。網(wǎng)絡(luò)的開放性還帶來PROFINET優(yōu)越于其他總線的強(qiáng)大的系統(tǒng)診斷能力，可以覆蓋每一個(gè)通道，這為工廠連續(xù)生產(chǎn)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，而這些功能則將在未來的數(shù)字化企業(yè)建設(shè)中發(fā)揮更大的作用。

西門子(中國(guó))有限公司執(zhí)行副總裁、數(shù)字化工廠集團(tuán)總經(jīng)理 王海濱

PROFINET，打造數(shù)字化工廠樣板

數(shù)字化工廠是采集工廠的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)與底層執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信息為控制層所用，繼而為企業(yè)管理層提供決策參考。由此可見，數(shù)字化工廠重現(xiàn)了數(shù)據(jù)的價(jià)值，卻也對(duì)數(shù)據(jù)傳輸提出了新的要求。而西門子基于PROFINET打造的數(shù)字化工廠樣板，無疑為客戶提供了可以參考的范本。

先以西門子自身的成都數(shù)字化工廠為例。面向未來的西門子數(shù)字化工廠平臺(tái)是一個(gè)高度集成的自動(dòng)化、信息化整體解決方案。平臺(tái)頂層是PLM與ERP信息化系統(tǒng)的貫通，提供主數(shù)據(jù)、工藝路線、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、物料清單、生產(chǎn)訂單；第二和第三層實(shí)現(xiàn)MES系統(tǒng)和監(jiān)控操作層DCS信息數(shù)據(jù)的串聯(lián)與交互，從而有效地實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的自動(dòng)化和智能化；第四和第五層使用了TIA系統(tǒng)，將工廠自動(dòng)化底層的控制層和現(xiàn)場(chǎng)層的各種控制單元和設(shè)備統(tǒng)一管理起來。從西門子數(shù)字化工廠平臺(tái)架構(gòu)中可以看到，PROFINET是整個(gè)工廠傳輸大數(shù)據(jù)和高精度控制的基礎(chǔ)，極大提升了工業(yè)制造的智能化和高效化，同時(shí)也提升了生產(chǎn)的安全性。

除了西門子自身成都工廠的實(shí)踐以外，已經(jīng)陸續(xù)有客戶嘗到了PROFINET的“甜頭”。軟控股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱軟控股份）就是其中之一。

軟控股份是一家全球領(lǐng)先的輪胎裝備制造商。自2014年開始意識(shí)到數(shù)字化制造的重要性。西門子作為軟控的戰(zhàn)略合作伙伴，提供最新電氣化、自動(dòng)化及數(shù)字化產(chǎn)品以支持其數(shù)字化業(yè)務(wù)的改造。

軟控研究院院長(zhǎng)張斌認(rèn)為，軟控股份需要找到具有共同價(jià)值觀的戰(zhàn)略合作伙伴，西門子就是其中非常重要的一個(gè)。數(shù)字化工廠必須基于一體化的網(wǎng)絡(luò)，使工廠實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，提供源源不斷的信息流。

在這方面，西門子PROFINET是軟控選擇的最優(yōu)解決方案。

張斌這樣描述基于PROFINET的未來工廠的場(chǎng)景：以PROFINET為樞紐，基于企業(yè)生產(chǎn)管理平臺(tái)的核心控制，數(shù)據(jù)的處理能力將得到盡情釋放，設(shè)備供應(yīng)商完全可以對(duì)橡膠制造工廠進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和預(yù)警；基于大數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)波動(dòng)，設(shè)備具備自診斷功能，總是在將壞未壞之時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，將其上報(bào)給服務(wù)方，工程技術(shù)人員可在遠(yuǎn)程完成維修；設(shè)備在生產(chǎn)過程中，能夠進(jìn)行生產(chǎn)的自糾正，通過自適應(yīng)算法進(jìn)行調(diào)整，提高生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

借助統(tǒng)一的PROFINET介質(zhì)，不僅可以幫助客戶提高生產(chǎn)水平，而且可以完成企業(yè)的精益化管理。與此同時(shí)，軟控股份也在籌劃建設(shè)自己的數(shù)據(jù)中心。未來，通過PROFINET，企業(yè)的生產(chǎn)管理平臺(tái)將實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的電子數(shù)據(jù)管理和信息集成，并與PLM、MES、ERP等系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)全制造環(huán)節(jié)的互聯(lián)互通，在生產(chǎn)與企業(yè)管理層面全面實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。

如今，PROFINET在全球安裝的節(jié)點(diǎn)設(shè)備已近1000萬。從2014年9月起，PROFINET被正式批準(zhǔn)為中國(guó)國(guó)家推薦性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，這對(duì)其未來在中國(guó)市場(chǎng)的推廣將起到極大的促進(jìn)作用。王海濱表示：“PROFINET可以適用于過程自動(dòng)化、工廠自動(dòng)化以及運(yùn)動(dòng)控制，目前中國(guó)市場(chǎng)中，PI-China的會(huì)員已達(dá)140家，未來還有很大的成長(zhǎng)空間，我們堅(jiān)信，西門子打造的以PROFINET為基礎(chǔ)的數(shù)字化企業(yè)平臺(tái)將幫助更多的中國(guó)企業(yè)智慧連接工業(yè)4.0時(shí)代，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的夢(mèng)想。”

摘自《自動(dòng)化博覽》2015年9月刊