浅析工业互联网推动工厂网络与互联网融合发展.pdf
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2022-06-16
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浅析工业互联网推动工厂网络与互联网融合发展
1 工业制造领域的网络发展现状
当前,工业生产过程的控制已经实现了从模拟信号到数字信号的飞跃,以微处
理器为核心的智能生产控制系统得到了广泛的应用。伴随着生产过程控制的自动
化和数字化,数字通信网络已经延伸到工业控制领域。随着企业信息化的发展,连
接信息终端与 IT 系统的信息网络也成为工厂网络的重要组成部分。
总体来看,工厂网络呈现两层三级的结构。两层是指存在 IT 网络和 OT 网络
两层技术异构的网络 ;三级是指根据目前工厂管理层级的划分 ,网络也被分为现
场级、车间级、工厂级/企业级 3 个层次,每层之间的网络配置和管理策略相互
独立。工业控制网络,或称为操作技术(OT)网络,主要用于连接生产现场的控制器,
如可编程控制器(PLC)、过程控制系统(DCS)、分散控制系统(FCS)等,以及传感器、
伺服器、监控设备等部件。工业控制过程对网络的主要需求是网络的确定性(包
括对时延、时延抖动的严格要求,以及时间同步要求等)和可靠性(网络的丢包率
与可用性)。工业控制网络的主要实现技术分为现场总线和工业以太网两大类。
工厂信息网络,或称为信息技术(IT)网络,主要由 IP 网络构成,并通过网关设备
实现与互联网和现场网络的互联和安全隔离。
1.2 OT 网络的技术与产业现状
OT 网络技术主要包括现场总线和工业以太网两类。现场总线技术出现于 20
世纪 80 年代初,目前在工业控制领域占有 60%以上的市场份额。虽然经历了 30
多年的标准化努力,现场总线技术标准仍呈现诸侯割据,各自封闭的状况,许多国
际制造业的巨头形成并把控了各自不同的现场总线技术标准,并应用在不同的工
业领域,如西门子的 xxxxS、施耐德的 Modbus、博世的 CAN 总线等。在现场总线
国际标准 xxxx8 的第 4 版中,包括了 20 种不同的现场总线技术,也体现了目前
工业控制领域各自为战的局面。
随着工业生产过程中信息化水平的不断提高 ,现场总线正在向能够兼容互联
网通信技术的工业以太网演进。工业以太网使基于 IP 技术的数据采集、监控能
力一直延伸到工业生产现场。目前工业以太网虽然都是基于标准的以太网
(xxxx.3)技术,但其技术体系也呈现各自独立的局面,主要有西门子的 xxxxT、罗
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