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機械工業(yè)儀器儀表綜合技術經(jīng)濟研究所副總工程師、教授級高工劉丹

隨著信息技術的快速發(fā)展，工業(yè)界由原來比較封閉的自動化/運營技術（Operation Technology，OT）領域，逐漸向信息技術（Information Technology，IT）領域開放，OT和IT融合發(fā)展是工業(yè)通信必然的發(fā)展趨勢。

工業(yè)通信技術的發(fā)展主要經(jīng)歷了現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)和工業(yè)無線網(wǎng)絡，其發(fā)展呈現(xiàn)現(xiàn)場層和控制層專用網(wǎng)絡向管理層通用網(wǎng)絡延伸，有線到無線補充，以及新使能技術（如TSN、5G）不斷融合應用的新趨勢。目前全球范圍內(nèi)，工廠中新增工業(yè)自動化控制系統(tǒng)主要基于工業(yè)以太網(wǎng)，新現(xiàn)場總線設備市場增長緩慢或下降，可預見未來工業(yè)以太網(wǎng)將替代傳統(tǒng)現(xiàn)場總線。由于時間敏感網(wǎng)（TSN）在傳統(tǒng)以太網(wǎng)上增加可提供確定性服務的各種功能和性能，滿足了工業(yè)應用對實時、硬實時性能需求而引起廣泛關注，現(xiàn)有工業(yè)以太網(wǎng)紛紛與之融合，未來TSN可將作為工廠底層網(wǎng)絡的統(tǒng)一標準。另外，在流程工業(yè)由于對物理層有總線供電、本質(zhì)安全等特殊要求，現(xiàn)在國內(nèi)外正在開展可用于流程工業(yè)的二線制以太網(wǎng)（SPE）或高級物理層（APL）技術研究和應用。5G移動通信因其超低延時、超高帶寬、廣連接而成為當前工業(yè)通信最熱點技術之一。目前，5G已在視頻檢測、云化機器人、智能物流等工業(yè)應用方面得到成功應用案例，但5G在底層自動化控制、機器與機器（M2M）通信等實時通信方面的應用還處于研究試驗階段。

智能制造的基本功能要素之一是實現(xiàn)工廠業(yè)務管理、制造執(zhí)行和自動控制系統(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，更是基于語義的互操作。OPC UA是新一代的基于語義和面向服務架構(gòu)（SOA）的OPC規(guī)范，將傳統(tǒng)OPC的所有功能集成到一個可擴展框架，并實現(xiàn)了跨平臺支持。鑒于其強大的建模能力，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、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等新一代信息技術作為賦能技術，必將大幅提升工業(yè)自動化控制系統(tǒng)和工業(yè)通信網(wǎng)絡的功能性能并促使其向智能化加速發(fā)展。當引入了新一代信息技術，從大系統(tǒng)大網(wǎng)絡角度，工業(yè)自動化控制系統(tǒng)架構(gòu)將演變成具有泛在感知、精準控制、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，實質(zhì)上也是向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的演變。這些使能技術加速了制造模式的創(chuàng)新和智能制造系統(tǒng)的演進。

摘自《自動化博覽》2020年5月刊