工業(yè)乙太網(wǎng)路使用專用協(xié)定強化網(wǎng)路穩(wěn)定性,5G IIoT網(wǎng)路布建上雖較有線系統(tǒng)簡易,但是應(yīng)用穩(wěn)定性則有待時間進一步檢驗, AOI這類對5G有高度需求的應(yīng)用,與新興的AMR可能是第一波導入的亮點。
5G工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)可以有效提升生產(chǎn)效率,并強化產(chǎn)業(yè)競爭力,不僅電信營運商積極推動,產(chǎn)業(yè)界對導入也有高度興趣,不過受到新冠肺炎疫情影響,3GPP R16技術(shù)標準制定并不順利,晶片與系統(tǒng)解決方案預計要到2022年以后才會陸續(xù)問世,工業(yè)環(huán)境對于穩(wěn)定性的要求極高,不僅需要進行耗時繁瑣的驗證,可以進入產(chǎn)線實際運作要考慮的環(huán)節(jié)也很多,如何兼顧穩(wěn)定與效能提升,也是這個階段產(chǎn)業(yè)關(guān)注的熱點。
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)穩(wěn)定/可靠性為首要
IIoT的發(fā)展已經(jīng)有一段時間,早期以有線的工業(yè)乙太網(wǎng)路為主,與一般網(wǎng)路相較通常需要使用更穩(wěn)定的連接器、電纜并要求高可靠性。而為了獲得更高的可靠度,工業(yè)乙太網(wǎng)路會使用專用協(xié)定,目前較受歡迎的工業(yè)乙太網(wǎng)路協(xié)定包括:PROFINET、EtherNet/IP、EtherCAT、SERCOS III以及POWERLINK等。工業(yè)乙太網(wǎng)路協(xié)定會修改標準乙太網(wǎng)路的協(xié)定,以確保不但能正確發(fā)送和接收特定的制造資料,還能在需要執(zhí)行特定操作時,準時發(fā)送和接收資料。
工業(yè)乙太網(wǎng)路對于效能的要求除了高可靠性與低時間延遲之外,德州儀器半導體行銷與應(yīng)用產(chǎn)品應(yīng)用經(jīng)理林家賢提到,電磁干擾(EMI)、電磁相容(EMC)與靜電放電(ESD)也是工業(yè)應(yīng)用很重要的考量因素??闺姶鸥蓴_性差的系統(tǒng)會輻射大量能量,擾亂周遭的敏感裝置并降低效率,因為能量在輻射中被浪費。電磁相容差的設(shè)計會使系統(tǒng)高度敏感并導致性能問題。而靜電放電是一種突然進入系統(tǒng)的電流,并與帶電體接觸,靜電放電事件很短,但其會對系統(tǒng)注入大量能量。如果裝置的設(shè)計不能承受這類事件,對裝置來說是具毀滅性的,通常會導致裝置毀壞。
林家賢強調(diào),工業(yè)級乙太網(wǎng)路實體層應(yīng)具有低確定性延遲,符合工業(yè)等級EMI/EMC標準,并能抵抗ESD事件。TI的乙太網(wǎng)路產(chǎn)品組合包括DP83867工業(yè)Gigabit乙太網(wǎng)路實體層和DP83826E 10/100乙太網(wǎng)路實體層等,能滿足這些要求。而西門子制程監(jiān)測系統(tǒng)資深產(chǎn)品經(jīng)理林瑞媛也指出,工業(yè)應(yīng)用環(huán)境復雜,有很多場域如礦場、油田、化學工廠、煉鋼廠等高溫、高濕、高壓的惡劣作業(yè)環(huán)境,使用無線網(wǎng)路有其便利性,但是有線網(wǎng)路運作的可靠性,對于廠商而言信賴度更高。
西門子在工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)有悠久的經(jīng)驗,隨著智慧制造的發(fā)展,也提供工業(yè)網(wǎng)路解決方案,林瑞媛表示,在導入相關(guān)服務(wù)的廠商中,穩(wěn)定、可靠性是最基本的要求,但是時間延遲卻是最能發(fā)揮網(wǎng)路效能的指標,目前該公司的網(wǎng)路服務(wù)以工業(yè)乙太網(wǎng)路搭配工業(yè)等級Wi-Fi為主,有線網(wǎng)路時延最低可達2ms,無線網(wǎng)路時延也可低達17ms。
5G IIoT提升現(xiàn)有應(yīng)用能力/導入新應(yīng)用
5G IIoT在網(wǎng)路布建上較有線系統(tǒng)簡易,尤其是在戶外大范圍且環(huán)境惡劣的場域,URLLC技術(shù)指標可以達成工業(yè)等級的要求,但是應(yīng)用穩(wěn)定性則有待時間進一步檢驗,林瑞媛認為,工業(yè)網(wǎng)路朝5G發(fā)展是趨勢之一,但是應(yīng)用導入應(yīng)該是漸進式的。同時對于希望透過5G強化產(chǎn)線智慧化與核心競爭力的廠商,她建議要先了解5G特性,接著體檢自己的產(chǎn)業(yè)特性與應(yīng)用需求,最后找到市場上可靠的廠商以導入5G IIoT應(yīng)用解決方案。
現(xiàn)有已經(jīng)導入工業(yè)網(wǎng)路應(yīng)用的廠商,可能要花上多年時間逐步汰換舊有的網(wǎng)路架構(gòu),所以現(xiàn)有應(yīng)用中對5G有高度需求的應(yīng)用可能率先采用,u-blox業(yè)務(wù)開發(fā)經(jīng)理陳曉誾說,像是即時光學檢測(Automated Optical Inspection, AOI)需要利用高速、高畫質(zhì)影像搭配機器視覺技術(shù)找出產(chǎn)線上的瑕疵品,5G的高頻寬與低延遲特性就有很大的發(fā)揮空間;另外一類為5G帶動的新應(yīng)用,如自主移動機器人(Autonomous Mobile Robot, AMR),可以遠端即時控制并自主避障,不用依靠地上的磁條可自由移動,除了是智慧制造的好幫手之外,還可以應(yīng)用在餐廳、醫(yī)院、飯店等,也是最熱門的防疫概念零接觸應(yīng)用。
而透過與廣泛布建搜集特定溫度、濕度、氣壓等訊息的物聯(lián)網(wǎng)終端合作,大范圍廠區(qū)的巡檢可以更加智慧化與自動化,過去許多工安意外通常肇因于人為疏失,陳曉誾強調(diào),導入5G IIoT除了讓環(huán)境監(jiān)控更輕松、聰明之外,機器設(shè)備可以進行24小時全年無休的監(jiān)控,還可以節(jié)省人力,并避免因為惡劣環(huán)境造成的危險,同時維修不僅更即時,也可以預先了解問題所在。
責任編輯:tzh
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