10BASE-T1L：将大数据分析的范围扩展到工厂网络的边缘

　　IEEE 802.3cg 标准于 2019 年 11 月获得批准，标志着工厂运营商在网络边缘连接设备的方式截然不同，使他们摆脱了基于传统 4 mA 至 20 mA 和 HART 通信接口的基础设施的限制。®

　　802.3cg标准，也称为10BASE-T1L，是一种工业以太网网络物理层。它提供了一种打破在工厂或加工厂执行一线服务的基本操作设备（传感器、阀门、执行器和控制器）与企业数据（新智能工厂智能的比特和字节保险库）之间的障碍的方法。10BASE-T1L网络将成为向数据和分析驱动的工厂运营方法（即工业4.0）全面转型的重要推动力。

　　这是否意味着工业工程师现在应该准备用10BASE-T1L基础设施取代4 mA至20 mA或HART系统，即使802.3cg标准是如此之新，如果是这样，如何？

　　哪些关键因素将决定从4 mA到20 mA或HART到10BASE-T1L的过渡是否成功？

　　数据分析支持提高生产力和效率

　　工业 4.0 的实施正在席卷每一个现代工厂运营。工业4.0的核心是渴望从大数据的利用中获利。 新的分析软件已经开始改变行业运营和维护工厂设备和场所的方式。来自分析的见解是 当他们在明显不同的数据集中发现模式时，通常最深刻。

　　从工厂设备中可靠捕获的数据越多，数据类型越多，软件支持的机会就越多。 状态监测和预测性维护等高级功能。4 mA至20 mA和HART接口的低数据带宽以及 将它们集成到企业计算基础设施中的范围有限，阻碍了工程师将分析应用于这些传统端点的努力。4 毫安 至20 mA和HART技术还限制了可以提供给端点的功率量以及远程监控设备运行的范围。

　　因此，将现有的4 mA转换为20 mA或将HART设备转换为10BASE-T1L所获得的奖励是数据，以及由此带来的生产力和效率的提高 可以在数据投入使用时进行。互联的智能工厂通常会减少计划外停机时间，减少能源浪费，更好地利用设备和其他资产，并更有效地部署员工。10BASE-T1L连接有望将这些优势扩展到工厂和加工厂的偏远角落，在这些角落，传感器和其他端点在企业网络无法到达的地方运行。

　　10BASE-T1L：更高的数据速率和功率输出

　　今天安装10BASE-T1L设备的情况取决于802.3cg标准中规定的功能集。10BASE-T1L 连接提供：

　　在长达 1 km 的电缆长度上的最大数据速率为 10 Mbps。

　　在 Zone 0 本质安全应用中，为端点提供高达 500 mW 的功率，支持比 4 mA 至 20 mA 或 HART 系统支持的更广泛的更复杂的端点运行。它还可以为非本质安全应用提供高达 60 W 的功率，具体取决于布线。

　　有可能重复使用现有的已安装单双绞线电缆。

　　丰富的设备管理选项，包括从连接的设备提供诊断数据以及向其提供软件更新。

　　每个节点的互联网协议 （IP） 地址，将物联网功能扩展到工厂网络的边缘。IP 地址不仅可以监控节点，还可以远程管理节点。

　　与企业网络基础架构集成。

　　从硬件的角度来看，10BASE-T1L设备的实现通常很简单。这是因为 10BASE-T1L 通信的物理介质是单根双绞线电缆。这甚至可能是已经承载4 mA至20 mA或HART通信的相同接线。802.3cg 标准支持在危险（防爆）环境中安装。

　　10BASE-T1L的早期实施可能是混合设备，既支持传统接口（如4 mA至20 mA），也支持新的工业以太网物理层。

　　成功推出10BASE-T1L

　　ADI公司（ADI）将在众多客户采用工业4.0技术的过程中发挥不可或缺的作用。我们的经验表明，两个关键因素将决定10BASE-T1L项目是否成功：

　　关注数据

　　网络安全

　　一旦参与了10BASE-T1L部署的操作细节，工程师就很容易忽视实施它的原因，以揭开端点（如传感器）操作的面纱，并将丰富的数据流从它们馈送到企业级数据分析引擎。

　　因此，10BASE-T1L项目成功的最大风险不是在端点本身，也不是在物理基础设施;问题通常出在后端，当处理和使用来自新连接的端点的数据集时，没有提供足够的配置。

　　因此，开始安装10BASE-T1L的工业工程师应该牢记以下问题：

　　我计划从将从传感器和其他终结点获取的数据中得出哪些类型的见解？

　　如何将数据集成到企业级控制系统中？来自端点的数据格式是否兼容，还是需要转换？

　　来自数据分析的见解将如何导致流程或系统改进？

　　工程师要面对的第二个关键问题是安全性。一旦通过 10BASE-T1L 网络连接端点，对端点的威胁的性质就会发生巨大变化。以前，当通过4 mA至20 mA连接时，缺乏复杂的连接降低了攻击风险。

　　802.3cg 标准提供的卓越连接性（包括每个节点的 IP 地址）使每个端点都容易受到企业网络的远程攻击。将4 mA至20 mA或HART端点与网络隔离的固有物理防火墙在出厂安装10BASE-T1L后立即消失。

　　这意味着必须通过实施以下技术来保护各个节点和网络基础设施本身：

　　通过加密的设备 ID 对设备进行安全身份验证

　　数据传输加密

　　防火墙阻止外部实体访问安全设备

　　吸取工业4.0项目的经验教训

　　随着802.3cg标准的批准，兼容10BASE-T1L的组件和设备的开发一直在加速。就我们而言，ADI一直在与工业设备制造商合作，确保他们能够遵循路线图，推出支持10BASE-T1L网络的系统。业界预计，具有10BASE-T1L功能的产品将在2021年中期投放市场。

　　ADI在支持客户实施新技术方面的长期经验将有助于这些10BASE-T1L产品的成功推出。我们的工业自动化部门的结构支持技术实施，因为它将以技术为中心的开发和支持人员与专注于客户应用的以市场为导向的员工相结合。这种基于团队的方法将技术专长与市场洞察力相结合，为客户产生正确的结果。

　　在10BASE-T1L的情况下，这种方法将包括提供PHY产品和对整个通信堆栈的支持。它还考虑了工业产品的较长商业寿命，并以路线图为后盾，该路线图预测兼容的10BASE-T1L产品将连续生产数十年，以满足工业客户的期望。

　　ADI公司和其他公司对10BASE-T1L元件的快速开发使工业设备制造商能够开始开发新的工业以太网产品。在支持标准开发流程的令人印象深刻的工业公司联盟的支持下，10BASE-T1L技术有望取代4 mA至20 mA和HART接口，并加速工业4.0的采用。

　　审核编辑：郭婷