這些進步使工業4.0成為現實
，為製造商帶來更大的發展前景和商機
，在減少排放的同時，通過提高生產力、安全性和可靠性在全球經濟環境中增強競爭優勢。據估計，未來10年將帶給自動化設備製造商價值約6.5萬億美元的商機。

 

雖sui然ran這zhe一yi商shang機ji極ji具ju吸xi引yin力li，但dan還hai有you不bu少shao重zhong大da障zhang礙ai需xu要yao克ke服fu。例li如ru

，在zai傳chuan統tong保bao守shou的de工gong業ye領ling域yu，新xin技ji術shu的de采cai用yong通tong常chang進jin展zhan緩huan慢man。自zi動dong化hua工gong廠chang目mu前qian通tong常chang是shi新xin舊jiu係xi統tong的de混hun合he體ti，相xiang應ying的de係xi統tong間jian通tong信xin較jiao為wei複fu雜za。現xian有you的de基ji礎chu設she施shi基ji本ben上shang沒mei辦ban法fa實shi現xian在zai網wang絡luo邊bian緣yuan安an全quan地di捕bu獲huo和he傳chuan輸shu數shu據ju。簡jian而er言yan之zhi，製zhi造zao工gong廠chang和he加jia工gong廠chang不bu會hui一yi夜ye之zhi間jian改gai變bian。這zhe需xu要yao一yi段duan過guo渡du期qi。

 

為了實現和加速這一過渡，自動化供應商開始向ADI這類的技術合作夥伴和供應商尋求更多的係統領域專業知識和解決方案。

 

聯網企業所需的過渡，特別是以太網和安全性

 

工業以太網已廣泛應用於控製應用領域，並且隨著企業和市場向工業4.0過渡，將繼續作為首選通信介質不斷擴大。

 

其中一個挑戰是解決以太網的確定性問題。許多協議采用專有的第2層(ceng)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。然(ran)而(er)
，在(zai)嚐(chang)試(shi)提(ti)取(qu)相(xiang)關(guan)數(shu)據(ju)以(yi)供(gong)企(qi)業(ye)網(wang)絡(luo)較(jiao)高(gao)級(ji)別(bie)使(shi)用(yong)或(huo)在(zai)不(bu)同(tong)製(zhi)造(zao)節(jie)點(dian)之(zhi)間(jian)協(xie)調(tiao)時(shi)，這(zhe)些(xie)協(xie)議(yi)會(hui)導(dao)致(zhi)大(da)量(liang)的(de)互(hu)操(cao)作(zuo)性(xing)問(wen)題(ti)。新(xin)的(de)IEEE 802.1 TSN標準旨在解決工業控製中遇到的同類問題，並承諾支持從專有解決方案向基於標準的方式過渡。

 

以太網傳統上是一個“盡力而為”的網絡。為了能將以太網部署到關鍵任務應用中
，需要增加一些特殊功能，包括時間同步、流量調度
、流量控製、無縫冗餘等其它功能。這些新興的IEEE TSN標準背後的目的是實現真正的融合網絡，使網絡中各種類別的流量都能無縫共存。這將使關鍵任務的實時流量可以像流式傳輸和“盡力而為”的de流liu量liang一yi樣yang，在zai同tong一yi網wang絡luo上shang傳chuan輸shu。這zhe些xie功gong能neng使shi網wang絡luo設she計ji人ren員yuan可ke確que保bao在zai整zheng個ge網wang絡luo拓tuo撲pu結jie構gou中zhong每mei次ci都dou能neng及ji時shi交jiao付fu特te定ding類lei別bie的de流liu量liang。與yu專zhuan有you的de第di2層解決方案不同，這些功能旨在可擴展至千兆或更高的線路速率。

 

ADI公司最近收購了工業互聯網聯盟的主要成員和貢獻者Innovasic
，助力TSN。

 

將邊緣設備連接到TSN支持的融合可信工業4.0聯網企業網絡帶來許多挑戰。當前邊緣設備中的通信技術（如現場總線和4mA至20mA電流環路）可以正常且可靠地工作。但是
，將其數據傳送至雲端（本地或遠程）shi，conggongchangchangfangdaoqianduanbangongshidelujingzhongtongchanghuishouduocengtongxindezuai。tongchangxuyaowangguanjiangyizhonggeshihuoxieyizhuanhuanweilingyizhonggeshihuoxieyi，bingqieshujukenenghuicunchuzaishijifenxiduantuzhongdeduotaifuwuqishang。jiangshujucongjiandanchuanganqichuansongzhiyunduandezongyongyouchengbenbujinshejishujujiaofusuoxudeshebei，erqieshejizhenggeguochengzhongweiquebaoshujuwanzhengxingsuoxuderuanjian、處理技術和人力。

 

雖然將以太網連接到諸如溫度變送器這樣的簡單設備可能看起來有點相互矛盾，但這與設備簡單與否或其產生/消(xiao)耗(hao)相(xiang)對(dui)較(jiao)少(shao)的(de)數(shu)據(ju)無(wu)關(guan)。這(zhe)關(guan)係(xi)到(dao)如(ru)何(he)能(neng)夠(gou)有(you)效(xiao)地(di)從(cong)融(rong)合(he)網(wang)絡(luo)上(shang)的(de)設(she)備(bei)中(zhong)提(ti)取(qu)數(shu)據(ju)
，然(ran)後(hou)將(jiang)這(zhe)些(xie)數(shu)據(ju)應(ying)用(yong)於(yu)可(ke)執(zhi)行(xing)的(de)結(jie)果(guo)。例(li)如(ru)
，分(fen)布(bu)式(shi)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)（DCS）可ke能neng會hui使shi用yong來lai自zi溫wen度du傳chuan感gan器qi的de數shu據ju，以yi確que保bao其qi部bu分fen過guo程cheng運yun行xing實shi時shi控kong製zhi。然ran而er，這zhe個ge特te定ding溫wen度du也ye可ke能neng會hui影ying響xiang整zheng個ge過guo程cheng。通tong過guo將jiang溫wen度du變bian送song器qi無wu縫feng連lian接jie至zhi雲yun端duan，可ke以yi近jin乎hu實shi時shi地di考kao慮lv所suo有you過guo程cheng參can數shu來lai執zhi行xing分fen析xi
，以yi確que保bao整zheng個ge過guo程cheng的de運yun行xing。可ke以yi進jin行xing調tiao整zheng，以yi優you化hua生sheng產chan或huo提ti高gao能neng效xiao。

 

ADI將(jiang)解(jie)決(jue)這(zhe)些(xie)挑(tiao)戰(zhan)視(shi)為(wei)客(ke)戶(hu)成(cheng)功(gong)的(de)關(guan)鍵(jian)，這(zhe)也(ye)是(shi)促(cu)使(shi)我(wo)們(men)投(tou)資(zi)尖(jian)端(duan)技(ji)術(shu)，將(jiang)以(yi)太(tai)網(wang)推(tui)向(xiang)邊(bian)緣(yuan)的(de)動(dong)力(li)因(yin)素(su)。我(wo)們(men)稱(cheng)之(zhi)為(wei)低(di)複(fu)雜(za)度(du)以(yi)太(tai)網(wang)的(de)關(guan)鍵(jian)技(ji)術(shu)是(shi)一(yi)種(zhong)將(jiang)簡(jian)單(dan)工(gong)業(ye)設(she)備(bei)（如溫度變送器）直接連接到以太網的驅動技術。

 

 

圖1.單芯片、多種以太網協議。1

 

低複雜度以太網解決了當今標準2層以太網實施方案中的傳統尺寸、功耗和成本問題，從而降低向雲端傳送數據的總擁有成本。

 

xiangronghegongyeyitaiwangwangluodeguoduyexuyaowulicengdechuangxin，yitigongyuxianyouxitongdeyixieguyougongnengxiangpipeidejiejuefangan。xuduoguangfanbushudeyitaiwangwulicengbiaozhunjiang電纜長度限製為100mi，bingqiexuyaoduogenshuangjiaoxiandianlanlaishishi。xiangbizhixia，gongchangzidonghuawangluodedabufenxianyoujichusheshianzhuangdoucaiyongdanshuangjiaoxianbuxiangoujian
，zhezhongbuxiannenggouzhichishujusulvwei31.25 kbps下長達1000米的距離。為了解決這個問題，ADI正在與IEEE讚助支持的主要工業合作夥伴協作開發新的以太網標準。該標準稱為10SPE
，它將運行於單雙絞線電纜之上，支持距離長達1000米，數據速率為10 Mbps。ADI采用基於標準的協作方法來解決這個問題，協助降低應用障礙，並縮短實現整個工廠範圍的融合網絡目標的時間。

 

除開發支持以太網融合的新功能以外，其他已經使用100 Mbps確que定ding性xing以yi太tai網wang的de應ying用yong正zheng在zai尋xun求qiu突tu破po帶dai寬kuan和he性xing能neng極ji限xian。像xiang機ji器qi人ren這zhe樣yang的de應ying用yong需xu要yao越yue來lai越yue多duo比bi過guo去qu控kong製zhi精jing度du更geng高gao的de坐zuo標biao軸zhou。將jiang控kong製zhi網wang絡luo過guo渡du至zhi千qian兆zhao網wang速su有you助zhu於yu滿man足zu這zhe些xie要yao求qiu
，這zhe也ye代dai表biao了le工gong業ye以yi太tai網wang市shi場chang的de另ling一yi個ge主zhu要yao趨qu勢shi。

 

以(yi)太(tai)網(wang)的(de)疾(ji)速(su)成(cheng)功(gong)經(jing)常(chang)讓(rang)以(yi)太(tai)網(wang)用(yong)戶(hu)苦(ku)於(yu)解(jie)決(jue)與(yu)其(qi)應(ying)用(yong)相(xiang)關(guan)的(de)安(an)全(quan)問(wen)題(ti)。工(gong)業(ye)網(wang)絡(luo)邊(bian)緣(yuan)的(de)數(shu)據(ju)和(he)檢(jian)測(ce)需(xu)求(qiu)的(de)預(yu)期(qi)增(zeng)長(chang)可(ke)能(neng)會(hui)受(shou)阻(zu)於(yu)安(an)全(quan)風(feng)險(xian)。此(ci)外(wai)


，工(gong)業(ye)控(kong)製(zhi)應(ying)用(yong)中(zhong)對(dui)低(di)延(yan)遲(chi)和(he)抖(dou)動(dong)性(xing)能(neng)的(de)要(yao)求(qiu)可(ke)能(neng)會(hui)與(yu)安(an)全(quan)要(yao)求(qiu)直(zhi)接(jie)衝(chong)突(tu)。采(cai)用(yong)這(zhe)些(xie)技(ji)術(shu)的(de)用(yong)戶(hu)必(bi)須(xu)盡(jin)快(kuai)解(jie)決(jue)這(zhe)些(xie)應(ying)用(yong)中(zhong)的(de)性(xing)能(neng)和(he)安(an)全(quan)問(wen)題(ti)。

 

ADI公司最近收購了Sypris Electronics的安全業務部門（SCIOMetrics）

 

工業領域的網絡安全風險日益得到重視。由於工業4.0和工業物聯網（IIoT）的興起
，工業空間被定義為廣泛的分布式設備、dongtaixinxiliuhekuahuanjinghulianyitigongxingongneng。raner，lingrenbingbugandaojingyadeshi
，suizhexingongnengdechuangjian，tayedailaileqiansuoweiyoudexindeanquanweixie
，erqiebiyiwangrenheshihoudougengxianshi。

 

如ru果guo您nin想xiang象xiang一yi下xia必bi須xu安an全quan連lian接jie至zhi網wang絡luo的de設she備bei數shu量liang，就jiu會hui了le解jie，為wei這zhe些xie設she備bei建jian立li身shen份fen有you多duo困kun難nan。物wu理li的de分fen布bu式shi共gong享xiang加jia密mi密mi鑰yao很hen快kuai變bian得de不bu切qie實shi際ji

，證zheng書shu交jiao換huan式shi管guan理li轉zhuan化hua為wei物wu流liu噩e夢meng。若ruo要yao實shi現xian可ke信xin的de工gong業ye4.0企業的願景，無密鑰建立身份至關重要。同樣，需要具有低固定延遲和小型化硬件和/或軟件占用空間的輕量級加密技術來安全連接在網絡邊緣高度受限的設備。ADI在資源受限設備的身份驗證和安全解決方案以及輕量級區塊加密等技術領域投入巨資，以解決這些重要問題。

 

圖2.我們的關鍵競爭力是實現可信的自動化。

 

結論

 

ADI公司工業自動化業務部門致力於為工業網絡的邊緣檢測、控製
、監控和魯棒實時通信係統領域提供領先的解決方案。ADI公司已經開發並積累了多個領域的專長知識
，包括安全和認證、功能和本質安全以及多協議支持等。我們將通過強有力的合作
，實現並加快向傳感器到雲的可信工業物聯網聯網企業的過渡。

 

參考文獻

 

Thomas Brand.“Fido5000：一顆芯片，支持多種以太網協議”ADI公司
，2017年11月。

 

Meany
， Tom.“功能安全和工業4.0”ADI公司，2017年3月。

 

Meany

， Tom.“集成電路的功能安全”ADI公司，2017年2月。

 

作者簡介

 

Brendan O’Dowd擁有30多年的工業行業經驗，他曾就職於Tellabs、Apple和ADI公司。他目前擔任ADI公司工業自動化業務部門總經理。

 

 

推薦閱讀：