工业4.0的集成网络

工业4.0等智能工厂技术和平台的实施正引起广泛关注，需要在管理、生产和现场层面对信息技术(IT)系统进行集成和优化。然而，使用IT将现场网络与更高级别的网络集成可能会对网络的速度和容量造成问题。

传统上，管理一级设在总部，而生产和外地一级设在工厂。然而，由于全球化，许多生产和现场水平分散在世界不同地区，这就需要建立适合每个区域的系统。为了实现优化的管理和IT系统，管理级别通常是区域性的(图1)。

使用云的制造业IT系统的全球集成有许多需要缓解的因素，例如汇率波动。这意味着必须迅速获得信息以对这些变化作出反应。在大多数情况下，定制的IT系统将针对业务操作进行优化，但这需要在时间和金钱上进行巨大的投资。最重要的是，该系统有可能在投入使用时过时。

放弃定制系统，使用云服务来满足业务运营需求，旨在提高管理效率和敏捷性。

通过云的系统集成，通过垂直集成管理和系统并提供安全功能，使生产级别的网络变得简单和安全。外地一级对安全的态度也有所不同，因为即使在发生事故的情况下也需要始终如一的生产力。这一级别的安全也至关重要。由于现场级通常会包括各种网络，因此需要跨越不同网络层的无缝连接。

考虑到实时操作的限制，现场网络需要与生产集成。

未来制造业IT系统

未来将采用云应用来支持大数据和人工智能。与此同时，制造业将越来越多地使用预防性维护等应用程序来最大限度地减少设施停机时间。为了提供这些新的应用，现场级网络将需要高速，并具有处理大量传感器数据的能力。

从生产到大规模定制的趋势正在进入工作生产。为了实现低成本生产，必须克服技术问题，例如重新配置现场网络以提高优化。

在生产层面提供安全性，现场网络的成本优化，重点关注生产效率(如处理时间)的设计。工业物联网(IIoT)最重要的要求之一是确保数据和信息的安全。

OPC基金会全球副总裁Stefan Hoppe表示:“在一个互联互通的世界里，没有安全，连通性和互操作性就没有价值。”

安全通信可以包括安全现场设备和安全控制器之间的通信以及控制器之间的数据传输和接收。当一个进程被安全函数停止时，其他相关进程也同步停止，以便在恢复后快速重新启动。

集成

无缝消息协议(SLMP)被定义为一种集成和无缝连接不同类型的现场网络的机制。该协议允许从更高级别的系统连接到现场设备，而不考虑差异。

底层通信层采用以太网，上层通信控制采用令牌传递方式。在令牌传递方法中，数据传输权(令牌)在网络上沿着指定的路由在站点之间中继。只有拥有数据传输权的台站才能进行数据传输。

目前，令牌是围绕静态确定的路由进行分发的，但从技术上讲，也可以在随机间隔内动态更改此路由。在未来，这将根据要制造的产品实现路由切换(图2)。

同时故障排除在网络配置中也很重要。必须能够很容易地在网络上找到故障的位置。网络事件历史管理工具和网络诊断工具可以帮助用户快速查找原因。

Haruyaki大谷是CC-Link合作伙伴协会(CLPA)。本文最初发表于2017年6月控制工程欧洲补充。由制作编辑克里斯·瓦夫拉编辑，控制工程，cvavra@cfemedia.com．

更多的建议

关键概念

• 实现工业4.0要求信息技术(IT)系统的集成和优化。
• 在未来，将采用云应用来支持大数据和人工智能。
• 集成网络之间可以帮助协议无缝连接不同类型的现场网络。

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