刘丹:工业通信的未来发展趋势

  点击数:2902  发布时间:2020-06-03 09:39
随着信息技术的快速发展,工业界由原来比较封闭的自动化/运营技术(Operation Technology,OT)领域,逐渐向信息技术(Information Technology,IT)领域开放,OT和IT融合发展是工业通信必然的发展趋势。
关键词:工业通信 ,现场总线 ,工业以太网

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机械工业仪器仪表综合技术经济研究所副总工程师、教授级高工刘丹

随着信息技术的快速发展,工业界由原来比较封闭的自动化/运营技术(Operation Technology,OT)领域,逐渐向信息技术(Information Technology,IT)领域开放,OT和IT融合发展是工业通信必然的发展趋势。

工业通信技术的发展主要经历了现场总线、工业以太网和工业无线网络,其发展呈现现场层和控制层专用网络向管理层通用网络延伸,有线到无线补充,以及新使能技术(如TSN、5G)不断融合应用的新趋势。目前全球范围内,工厂中新增工业自动化控制系统主要基于工业以太网,新现场总线设备市场增长缓慢或下降,可预见未来工业以太网将替代传统现场总线。由于时间敏感网(TSN)在传统以太网上增加可提供确定性服务的各种功能和性能,满足了工业应用对实时、硬实时性能需求而引起广泛关注,现有工业以太网纷纷与之融合,未来TSN可将作为工厂底层网络的统一标准。另外,在流程工业由于对物理层有总线供电、本质安全等特殊要求,现在国内外正在开展可用于流程工业的二线制以太网(SPE)或高级物理层(APL)技术研究和应用。5G移动通信因其超低延时、超高带宽、广连接而成为当前工业通信最热点技术之一。目前,5G已在视频检测、云化机器人、智能物流等工业应用方面得到成功应用案例,但5G在底层自动化控制、机器与机器(M2M)通信等实时通信方面的应用还处于研究试验阶段。

智能制造的基本功能要素之一是实现工厂业务管理、制造执行和自动控制系统间的纵向集成,这就要求工业通信不仅仅是数据的传输,更是基于语义的互操作。OPC UA是新一代的基于语义和面向服务架构(SOA)的OPC规范,将传统OPC的所有功能集成到一个可扩展框架,并实现了跨平台支持。鉴于其强大的建模能力,OPA UA天然适合用于工厂IT系统和OT系统的集成与互联互通。

智能传感器、云计算、大数据、人工智能、区块链等新一代信息技术作为赋能技术,必将大幅提升工业自动化控制系统和工业通信网络的功能性能并促使其向智能化加速发展。当引入了新一代信息技术,从大系统大网络角度,工业自动化控制系统架构将演变成具有泛在感知、精准控制、优化反馈、智能决策等智能化功能的智能工业系统和工业网络,实质上也是向工业互联网的演变。这些使能技术加速了制造模式的创新和智能制造系统的演进。

摘自《自动化博览》2020年5月刊

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