靈活配置網路環境 兼顧成本、效益的工業光纖應用方案
- DIGITIMES企劃
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雖然在通訊應用上，多數針對高速、高穩定性要求的網路應用，會選擇導入光纖化的光通訊技術方案，但現實的環境可能因為新設備的採購進程或是預算考量所致，使得工業網路部署會因應階段性考量或是成本要求，只能選擇階段性升級或是部分選用光纖網絡…
在工業網路應用上，可用的通訊介面相當多，整合工業網路的工程師們，可能會遭遇不知如何下手的困難，其實每種網通介面方案都有各自的導入優勢與使用條件，並不能說哪種網路通訊介面才是最佳方案，尤其在工業用網路範疇，可能因為生產設備的投入先後不同，造成新？舊網路介面並存現況，在部署網路環境時就必須考量不同網路環境與網通介面的差異，選擇最佳化的部署方案。
無線網路應用仍易受環境影響
以目前網路的部署方案來說，可以有有線、無線網路兩種方案，在工業環境應用中，因為通訊傳輸內容、品質將影響廠房的生產進程，若傳輸訊息出現錯誤，可能導致生產材料耗損或是導致產線停工損失，加上廠房的無線網路傳輸干擾源相當多，基本上對於自動化產線應用環境鮮少採用無線通訊技術方案，反而在線路穩定性要求稍低的廠房監視攝影機等應用，為了監控點的動態部署便利性，部分臨時性的監控點會應用無線網路進行快速度部署。
而在生產線的網通應用，則多數會選擇以有線網路為主，有線網路因為採實線網路連接，可確保傳輸信號的穩定性，搭配線材利用金屬屏蔽的隔離層設計，只要配置妥當亦可隔離相當程度的電磁與雜訊干擾。早期自動化設備會大量使用RS-232、RS-422與RS-485等序列埠傳輸介面。
生產設備多使用序列埠傳輸介面 整合工業網路須列入考量
其中RS-232在早期生產設備是相當常見的serial序列傳輸介面，在工業電腦或是標準PC也是相當常見的傳輸介面。基本上RS-232在實際硬體連接上僅能有一個發射器搭配一個接收器，為採用全雙工方式進行傳輸，在傳輸速度baud rate可以高達1MBits，但實際應用為求傳輸穩定並非以最高速率設定。
RS-422(EIA RS-422-A Standard)為早期Apple Macintosh使用的serial序列傳輸介面，RS-422可以提供達到10MBits數據傳輸效能，此傳輸介面運用2條傳輸線改善傳輸效能baud rate之最大值，同時也能較RS-232大幅擴展傳輸纜線長度。RS-422可以在只有一個發射器進行訊號發送、搭配多達10個的多點連接應用的通訊應用場合。
RS-485/RS-422序列埠 仍為工業網通應用主流
至於RS-485為RS-422的進階改良版本，基本上RS-485擴展RS-422的現有功能，改善RS-422序列傳輸用於多點連接網絡的應用限制，RS-485可以支援多達32個設備經由同一組纜線進行連接與傳輸溝通。任一RS-485的slave device可在不透過master device下與任一連接的其餘slave device進行通訊溝通，或是運用RS-485序列傳輸介面控制RS-422相關設備。
對於RS-232、RS-422、RS-485等序列傳輸介面來說，並不能說發展較早就是較落後的傳輸連結技術，反而是發展較早，是整合早期控制設備必須面對與瞭解的網通技術方案。在實際整合應用時，可能礙於網通設備整合的成本限制或是設備新舊採購時程的差異，導致產線或是工業網通環境仍有大量採用RS-232、RS-422、RS-485等序列傳輸介面的生產設備需要整合，為了達到產線全面上線可以透過終端監控分析生產現況，對於這些序列介面必須應用通訊介面雙向轉換，讓舊有生產設備也能順暢與新進生產設備偕同運作。
透過介面雙向轉換設備 可以讓序列埠介面直通光纖網路環境
除了RS-232、RS-422、RS-485等序列傳輸介面外，工業網通網絡環境也朝向應用Ethernet進行網路通訊介面整合，但更高階或長距離傳輸應用，則會將傳輸線材與介面改用工業光纖網路方案取代銅纜網路連接方案。
先前也提過RS-232、RS-422、RS-485等序列傳輸介面可能會大量使用在舊設備上，比較現實的問題是，生產環境的網通環境以設備網通介面為主，並不是工程師主觀想要升級網通環境就能任意變更替換，即便透過網路介面轉換設備將大多數舊有序列埠傳輸介面設備一一整合，也可達到全面網通介面轉換目的，但實際上在部署工業網路配置時，通常會以重點改善方式局部整合，循序漸進改善工業網路環境。
採用局部重點網通設備升級 以有限成本發揮升級效益
也就是說，當舊有工業網路在廠房持續擴張，跨縣市甚至跨國工廠的自動化網通環境整合時，原有依存於設備網通介面建置的工業網路，面對廠房的擴張在支援性就會顯得力有未逮，像是RS-232、RS-422、RS-485等序列傳輸介面或許整合單工作站或部分流水線自動化整合還算堪用，但在整廠的網通環境整合就根本無法支援，而Ethernet用於單廠房的工業網通整合可能還能游刃有餘，但面對大型廠房或是跨省市、國家的多廠工業網通整合在擴充性與傳輸效能上就會遭遇瓶頸。
尤其多數廠房在網通應用環境中，除非是產線或是生產設備調動或升級，基本上網通環境以維護居多，除非擴充產能或進階改善，否則網通環境會以穩定為優先，並不會主動進行升級部署，或是在舊系統發現網通支援出現瓶頸，才會進行重點式的改善，也不會選擇全面性的翻修整改。
例如，以舊的生產設備來說，仍有大量舊有的序列介面交互整合連接，在系統整改前仍須進行網通環境分析與確認改善重點，如果是產線的擴充，即可在不更動原有生產設備的網通環境下，再將新產線的網通部署，透過網路介面雙向轉換設備，讓舊產線與新產線的自動化環境都能與控制室(Control room)連接，並不需要刻意針對舊的生產設備全面升級網通環境，反而造成舊產線的整合需求影響了原有的生產效能與良率。
工業光纖網路效益高 具高穩定性、抗雜訊干擾優勢
而當產線數量擴充達到一定程度，原有廠內的網路環境即可能出現傳輸瓶頸，這時就必須考量導入工業光纖網路的應用需求，相同的狀況，若是在進行廠與廠間跨區、跨廠網通環境整合，銜接網路也會傾向以高穩定性、高環境噪訊耐受能力的工業光纖網路優先考量，原有局部產線的PLC網通介面也可透過介面雙向轉換，直接銜接光纖網路環境進行整合，或是僅應用局部階段式升級網通設備，達到擴充產線或是跨區整合工業網通的部署需求。
對於RS-232、RS-422、RS-485等序列傳輸介面的轉換需求，目前已有對應舊生產設備轉工業光纖連接介面的雙向傳輸解決方案，透過這些轉換器的居中雙向整合，可以讓舊生產設備輕鬆便利地以工業光纖網路進行整合，而透過光纖化的網路支援，也可讓自動化設備可以提供長距離、無干擾的數據資料傳輸應用功能，使生產環境的網通應用更加穩固。
而在工業電腦的銜接方面，可以選擇設備轉換後的光纖網絡進行銜接，或是因應仍連接介面仍未升級的工業電腦時，也可善用光纖與工業網路介面雙向轉換器居中，使未升級的工業電腦也能在組態未有大幅變動的前提下，使用部分工業光纖網路升級帶來的工業網通環境升級便利性，讓工業網路也能運用局部分階段地光纖化升級，達到兼具成本效益與便於維護的工業網路部署目的。
