智能制造的基本特征是生產程序和生產裝備的數字化、網路化和資訊化。這就要求企業內部各級網路實作集成與互聯,要打破原有的業務流程與程序控制相脫節的局面,使得分布于不同生產制造環節的各種控制系統不再是“資訊孤島”,資訊的交換要從底層現場層向上貫穿至控制層和管理層各級網路。所有這些要求,使得工業網路在智能制造中承擔的責任與發揮的作用愈加重大。
工業網路涵蓋控制層和現場層,涉及工業以太網、現場總線、工業無線等多種工業通信網路技術,負責將SCADA、OPC、HMI、PLC、DCS 等監控設備與系統,同生產現場的各種傳感器、變送器、執行器、伺服驅動器、運動控制器,甚至CNC 數控機床、工業機器人和成套生產線等生產裝備連接起來,是實作智能制造的支撐“骨骼”和運輸養分的“血液”。
廣義擴展一下工業網路的內涵,它不僅僅涉及工業通信網路技術,更與各種設備和系統集成技術密不可分。
工業網路天生具備數字化、網路化和資訊化的特征。可將其統一歸為資訊集成,并可以將集成簡單劃分為硬集成與軟集成。
硬集成與硬體相關,也就是與工業通信網路相關。眾所周知,IEC 61158 和IEC 61784‐1、‐2 定義了各種型別的現場總線和工業以太網,比如今天到來的技術組織,PROFINET 是型別3,EtherNet/IP 也就是CIP 是型別2,EtherCAT是型別12,SERCOS 占據了型別16 和型別19。順應國內市場需求,全國工業程序測量控制和自動化標準化技術委員會(也就是SAC/TC124)在十余年間,陸續將國際上最主流的應用最廣泛的工業網路技術轉化為中國國家標準,包括GB/T20540 PROFIBUS、GB/T 19582 MODBUS、GB/T 19760 CC‐LINK、GB/Z 26157Controlnet/Ethernet/IP、GB/T 27960 POWERLINK、GB/Z 29619 Interbus、GB/T 29910HART、GB/T 25105 PROFINET、GB/T 31230 EtherCAT。并且,在國內還建立了PROFIBUS、PROFINET、MODBUS、CC‐LINK、POWERLINK、HART、EtherCAT 等工業通信產品認證測驗實驗室,為國內企業開發和應用提供可靠的技術保障。
圍繞著基本的工業通信網路,為滿足應用需求,又不斷產生各種新的“衍生”技術,如功能安全通信行規IEC 61784‐3,工控系統資訊安全標準IEC 62443,高可用性網路規范IEC 62439 等。經歷了現場總線和工業以太網大戰后,工業無線網路技術方興未艾,我國及時提出了自主研制的工業無線網路技術WIA‐PA 和WIA‐FA,第一次在工業通信領域走在了技術前列。
那么,軟集成則是與軟體實作相關。我們再將其細分為設備集成、資料集成和應用集成三個層面。第一層面是設備集成,也就是現場設備與控制系統的集成,主要技術和標準是:IEC 61804‐3 電子設備描述語言EDDL,IEC 62453 現場設備工具FDT,以及最新的融合EDDL、FDT 和OPC UA 的IEC 62769 現場設備集成FDI。第二層次是資料集成,在這里,以前的OPC和現在的IEC 62541 OPC UA一統天下,是工業界事實上的統一標準,無論哪個工業網路、哪家自動化公司沒有不支持OPC 和OPC UA 的。第三個層次是應用集成,如為了實作互操作而定義的各種功能塊、設備行規、應用行規等;統一的編程語言,如PLC 編程用的IEC 61131‐3,以及CNC 編程代碼等;同時,還要考慮統一的工程工具平臺,在此,有一個國際標準需重點關注,就是IEC 62741 工業自動化系統工程中使用的工程資料交換格式——自動化標記語言。
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