IT/OT融合提供了一条前进的道路

早在工业4.0和云连接架构成为可能之前，创新者就支持基于pc的工业自动化技术。

通过Daymon汤普森 2019年11月12日

随着工业4.0和工业物联网(IIoT)概念成为真正的应用，令人兴奋的话题包括集成信息技术(IT)和运营技术(OT)。大型IT公司已经推广了工作负载整合等理念，以优化流程并在各自的行业中更具竞争力。自动化技术(AT)领域一些最大的参与者加入进来，推动了这种兴奋，这是当之无愧的。更大的系统开放性，多核处理器的实时确定性控制，web技术和机器学习(ML)的结合，以及其他进步，通过将流行技术应用于工业应用是可能的。

IT/OT融合继续为机器控制架构带来好处，这已经持续了30多年。许多供应商才刚刚开始将基于pc的技术集成到工业自动化中。即便如此，在自动化技术的背景下，IT/OT融合的历史可以追溯到20世纪80年代早期，当时现代PC的出现以及那些看到了其工业应用潜力的人。

当然，这些想法的适应遵循创新扩散理论，该理论描述了新想法和新技术是如何按照以下顺序被采用的:

创新者2.5%
早期采用者13.5%
早期多数34%
晚期多数34%
落后16%。

该理论有助于提供自20世纪80年代以来IT/OT融合如何发展以及今天的发展方向的视角。

20世纪80年代以个人电脑为中心的创新

在这个时代，更大的技术世界开始开发个人电脑和相关技术，使其更广泛地应用于商业和消费者，远远超出了20世纪70年代所见的水平。这些努力导致了标准化芯片组、电路板设计以及最终复杂的操作系统的转变。当时，大多数工业技术公司都远离PC道路。

占主导地位的大型可编程逻辑控制器(PLC)平台使用专有芯片组、电路板设计，在大多数情况下，还使用专有编程软件。传统的用于工业机器控制的PLC技术由于整个行业对变化的厌恶而发展得比它应该发展的要慢得多。因此，硬件plc和面向消费者和商业的pc的路径在几十年内都不会趋同。

起初，大多数工业供应商和制造商都避免在工厂车间使用IT技术，尽管规模较小的初创公司意识到这两种技术可以共存。这些创新者预见到，混合它们可以利用双方的技术优势，为制造商和机器制造商提供高性能的通用平台。使用成熟的工业标准和新兴的计算机科学创新，小型AT公司开始在制造业中融合IT和OT。

20世纪90年代的早期采用者

20世纪90年代，IT和OT技术不断发展。然而，IT先驱们已经超越了传统的OT。微软(Microsoft)的Windows操作系统迅速流行起来，几乎在所有技术领域都无处不在。微软在1997年推出了Visual Studio，它在一个方便的环境中结合了多种编程语言，并在今天继续发展并保持重要地位。在过去十年中开始实施基于pc的自动化技术的工业供应商在硬件和软件性能方面取得了显著的进步，远远超过了传统的plc。成功的公司为确定性、实时控制创造了新的工具，这些工具旨在运行在具有标准化操作系统(OS)的工业PC控制器上。

看到机会的自动化供应商研究并推出了基于计算机的控制。然而，这些早期采用者意识到从头开始开发自己的软件并进行维护是非常昂贵的。他们开始使用一些现成的实时操作系统，但经常不推广。

有时这是因为供应商并不真正相信技术，有时是因为技术不可靠。在此期间，一些著名的崩溃和烧毁给基于pc的平台带来了坏名声。事实是，许多平台在该领域都取得了强劲的成绩，并在性能上超越了传统PLC技术。

从2000年开始的早期多数

世纪之交带来了软件和多核处理器的进一步发展。消费者方面的主要参与者，如英特尔、IBM和微软，积极向OT领域扩张。同样，自动化领域的一个确定的子集不断地将IT与增强的实时功能集成在一起。这种情况发生在物联网广泛应用还只是一个想法的时候。随着自动化和控制的进步，网络也是一个重大的发展。

工业以太网协议(如EtherCAT)的引入带来了重大的性能改进，并从传统现场总线向前发展。工业以太网是IT和AT融合的另一个例子，以太网和现场总线技术融合。其他公司则试图将传统的现场总线技术移植到以太网上运行，但最终没有取得成功。例如，TCP/IP技术用于驱动不确定性的大规模网络，需要大量的辅助组件和复杂的配置来创建高速的确定性现场总线。

然而，EtherCAT消除了交换机和额外硬件的复杂性和成本，同时为每个网络提供多达65,535个设备的确定性控制。这是由于同样是基于pc的控制创新者仔细考虑了工业以太网能够提供什么，将以太网的开放性和可接受性与工业现场总线的预期功能结合起来。这是一种不同于创建变通方法的方法，例如为旧的现场总线协议创建昂贵的管理交换机，而不考虑带宽利用率、以太网帧效率或工厂层IP地址的数量。

今天IT/OT融合的晚期多数

从智能手机上的自动化软件应用程序到工业机箱中带有处理器的多核cpu, IT/OT融合在工业物联网和工业4.0时代继续加速。另一个例子是，人机界面(hmi)通常依赖于web技术，消息队列遥测传输(MQTT)和JavaScript对象符号(JSON)等标准正在IIoT上下文中快速实现。

千兆以太网技术，如EtherCAT G，随着机器变得越来越复杂，也变得越来越关键，时间敏感网络(TSN)正在提供确定性垂直通信，以解决非EtherCAT现场总线的限制。此外，业界正开始认真应用ML和其他人工智能(AI)技术，这些技术已经在推动消费者的在线购物体验、手机上的指示以及他们的“应用生活”。

消费技术的快速发展为更快地部署工业技术提供了机会，但也带来了更大的落后风险，因为一些控件供应商适应速度较慢。不积极寻求推动IT/OT融合的技术将导致未来的落后者在战略上处于不利地位。

好消息是，制造商和机器制造商以前不愿意实施基于pc的技术，随着他们看到在有意义的地方应用IT技术的好处，这种不情愿继续消失。在任何技术领域，这都是一个移动的目标，但推动这种融合的公司明白其中的利害关系。自动化供应商和机器制造商不能决定将未经测试的IT技术应用到价值数百万美元的设备上，并抱着最好的希望。

对于多年来一直将IT/OT融合作为基本设计理念的公司来说，很明显，任何应用到OT产品中的IT原则都必须是确定的、可靠的、多年可用的，并以尽可能高效的方式实现。如果操作正确，IT/OT集成产生的结果远远超过传统平台单独实现的结果。

重要的是要记住，这种It /OT集成不是从工业物联网开始的，也不会就此结束。随着云连接架构和工业4.0概念在世界各地的工厂中变得司空见惯，了解接下来会发生什么以及推动行业创新的技术领导者非常重要。

Daymon汤普森，自动化产品经理-北美倍福自动化。由制作编辑克里斯·瓦夫拉编辑，控制工程， CFE传媒，cvavra@cfemedia.com．