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工业物联网的连接是怎样实现的

2020-05-06 17:21
中国工控网
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工业物联网被视为下一代制造系统的骨干架构,透过OT与IT的串连,让制造系统中各环节的信息可以被完整撷取并无缝串流,从而达到智能制造愿景。

2011年德国总理梅克尔宣布启动工业4.0后,全球制造业开始掀起智能化浪潮,包括中国的中国制造2025、美国的网宇实体系统(Cyber-Physical System, CPS)、日本的产业重振计划等,除了政府机关外,产业界也开始积极布局,透过工业物联网的建置,链结IT与OT系统,整合制造现场的操作系统与企业端的信息系统。

OT系统不求整合只求稳定

过去制造业的OT系统与IT系统各自负责的工作泾渭分明,OT系统作为制造用途,大部分的工业设备在发展上,走得一向都比消费性电子产业慢,原因有二。一是工业设备造价昂贵,安装困难,不可能如手机、PC大约1~2年就会有一波换机潮,而工业设备一般的使用年限都在7年以上,因此设备供货商都起码必须有5年以上的保证供货期间。二 是生产设备首重稳定,能否快速、稳定地持续产程才是业者的第一考虑,毕竟工业设备要求的是最适化而非最高效能的产品,加上消费性产品或标准在刚推出时,都会有一段质量的不稳定期,因此工控产业都会等到该技术标准在市面上经过长期的使用,证明已完全成熟后,才会开始导入。例如控制器,传统PLC长期称霸市场,即使PC技术已成熟多年,但也是到了近期才开始被应用在控制方面,而即使如此,产业中仍有PC-based控制器不稳定的印象存在,认为PLC已可提供最适性与稳定性。

同样的情况也出现在OT系统的工业通讯部分,工业网络从无到有的确是历程艰辛。工业网络不如商业网络的发展迅速有两点因素,首先是成本考虑:要建置网络必须花上一笔费用,尤其是针对一些低阶或是非电子类的设备来说,目前网络设备价格虽已逐渐平实,但对规模不大的厂商来说仍是一笔负担。第二是工业网络标准太多,各工控设备厂商从自身利益考虑,力推自家的网络规格,协商标准统一时,往往不肯牺牲利益而让步。不同的网络协议各有特点和其存在的环境和价值,而当技术不断地被创新,新的协议持续诞生,使用者往往无所适从,担心一但选用了其中一种协议后,会受制于特定厂商。

尽管有着上述缺点,面对网络技术所带来的种种优势,工业网络仍开始蓬勃发展起来。其优势最明显的就是省配线,如果可以用一条网络线就将数以百计的组件连接起来,而不必再以并列传输的方式使用数百条传输线,将会大幅减少配线时间与电箱空间;另则依照软件的观点,每个连上网络的组件都被视为对象(Object),这些组件的新增与移除就可以用软件的方式达成控管,而网络化的组件通常也会加入自我诊断的功能,当组件发生故障时,这些讯息可以透过因特网传回给控制台,控制台再经由网络检测出连接上网的组件来监控并回报。网络的自我建构也同时可以减少系统设定的时间,经由监控每部机器的运作状况所产生的数据,更可提供给企业作为营运参考。

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