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機(jī)械工業(yè)儀器儀表綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所副總工程師、教授級(jí)高工劉丹

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，工業(yè)界由原來(lái)比較封閉的自動(dòng)化/運(yùn)營(yíng)技術(shù)（Operation Technology，OT）領(lǐng)域，逐漸向信息技術(shù)（Information Technology，IT）領(lǐng)域開(kāi)放，OT和IT融合發(fā)展是工業(yè)通信必然的發(fā)展趨勢(shì)。

工業(yè)通信技術(shù)的發(fā)展主要經(jīng)歷了現(xiàn)場(chǎng)總線、工業(yè)以太網(wǎng)和工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，其發(fā)展呈現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)層和控制層專用網(wǎng)絡(luò)向管理層通用網(wǎng)絡(luò)延伸，有線到無(wú)線補(bǔ)充，以及新使能技術(shù)（如TSN、5G）不斷融合應(yīng)用的新趨勢(shì)。目前全球范圍內(nèi)，工廠中新增工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要基于工業(yè)以太網(wǎng)，新現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備市場(chǎng)增長(zhǎng)緩慢或下降，可預(yù)見(jiàn)未來(lái)工業(yè)以太網(wǎng)將替代傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線。由于時(shí)間敏感網(wǎng)（TSN）在傳統(tǒng)以太網(wǎng)上增加可提供確定性服務(wù)的各種功能和性能，滿足了工業(yè)應(yīng)用對(duì)實(shí)時(shí)、硬實(shí)時(shí)性能需求而引起廣泛關(guān)注，現(xiàn)有工業(yè)以太網(wǎng)紛紛與之融合，未來(lái)TSN可將作為工廠底層網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。另外，在流程工業(yè)由于對(duì)物理層有總線供電、本質(zhì)安全等特殊要求，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外正在開(kāi)展可用于流程工業(yè)的二線制以太網(wǎng)（SPE）或高級(jí)物理層（APL）技術(shù)研究和應(yīng)用。5G移動(dòng)通信因其超低延時(shí)、超高帶寬、廣連接而成為當(dāng)前工業(yè)通信最熱點(diǎn)技術(shù)之一。目前，5G已在視頻檢測(cè)、云化機(jī)器人、智能物流等工業(yè)應(yīng)用方面得到成功應(yīng)用案例，但5G在底層自動(dòng)化控制、機(jī)器與機(jī)器（M2M）通信等實(shí)時(shí)通信方面的應(yīng)用還處于研究試驗(yàn)階段。

智能制造的基本功能要素之一是實(shí)現(xiàn)工廠業(yè)務(wù)管理、制造執(zhí)行和自動(dòng)控制系統(tǒng)間的縱向集成，這就要求工業(yè)通信不僅僅是數(shù)據(jù)的傳輸，更是基于語(yǔ)義的互操作。OPC UA是新一代的基于語(yǔ)義和面向服務(wù)架構(gòu)（SOA）的OPC規(guī)范，將傳統(tǒng)OPC的所有功能集成到一個(gè)可擴(kuò)展框架，并實(shí)現(xiàn)了跨平臺(tái)支持。鑒于其強(qiáng)大的建模能力，OPA UA天然適合用于工廠IT系統(tǒng)和OT系統(tǒng)的集成與互聯(lián)互通。

智能傳感器、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等新一代信息技術(shù)作為賦能技術(shù)，必將大幅提升工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)和工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)的功能性能并促使其向智能化加速發(fā)展。當(dāng)引入了新一代信息技術(shù)，從大系統(tǒng)大網(wǎng)絡(luò)角度，工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)架構(gòu)將演變成具有泛在感知、精準(zhǔn)控制、優(yōu)化反饋、智能決策等智能化功能的智能工業(yè)系統(tǒng)和工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)質(zhì)上也是向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的演變。這些使能技術(shù)加速了制造模式的創(chuàng)新和智能制造系統(tǒng)的演進(jìn)。

摘自《自動(dòng)化博覽》2020年5月刊