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貝加萊工業自動化（中國）有限公司技術傳播經理宋華振
工業生產早期是以人力/畜力/水力等方式進行傳動，而控制也基本上都是人工的，感知和控制都是由人的大腦來完成的。維納控制論和香農信息論奠定了現代控制與通信的基礎，通過通信的“周期性”傳輸將物理對象的狀態反饋給系統，然后去不斷調整控制策略，這構成了整個現代控制的基礎，那么通信就成了關鍵一環。隨即在流程工業出現了計算機網絡，但是這個網絡主要在車間層而不是現場，現場層還是依賴于線纜的連接傳輸物理信號。而到了20世紀70年代有了總線技術，首先它是為了降低接線和系統配置診斷的工程成本，這個階段控制任務還是以主站為主。到了現場總線階段則可以實現分布式控制，從站具有了很強的本地執行能力，然后進行統一協調。到了實時以太網階段，由于時間粒度已經降低到了微秒級，那么協同控制，即主站和主站間、主站/從站間的通信瓶頸被消除了，網絡協同控制才能成為可能。這個中間總線主要是在物理層和數據鏈路層，各家總線為了軟件開發方便，也定義了各自的應用層標準，Microsoft也針對Windows系統與現場連接開發了OPC，包括流程領域FDT/DTM的規范，都是為了實現互操作層面的標準。
工業總線在ISO/OSI模型中通常還是由三層或五層結構來實現，以考慮實時性問題。而到了近期，隨著智能制造、物聯網發展的需求，又需要解決車間、MES/ERP、數字孿生、人工智能、云平臺等與現場連接的通信難題，即周期性和非周期性能不能在一個網絡里傳輸，又需要解決語義互操作的跨平臺交互問題。這個時候，人們又回到當時以太網初期階段，是否可以讓標準以太網有實時性呢？因此開始了TSN技術的開發。這一技術旨在借助于IT的廣泛性降低網絡實現成本，并由獨立于任何廠商的IEEE/IEC來發展產業共同的通信規范與標準。在應用層，原有的OPC只能針對Windows無法滿足要求，于是推出了統一架構OPC UA，OPC UA不僅解決IT與OT的通信連接，還解決信息建模，這就為數字孿生、人工智能提供了模型，便于更為快速的實現優化應用，降低因此而需的工程集成成本。因此，工業通信的發展是一個不斷融合、簡化，并以用戶需求為導向的過程，滿足工業更為簡單的連接、更便利的工程集成、更為開放的訴求。
摘自《自動化博覽》2020年5月刊
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號