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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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