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不断深入的IT/OT融合

来源:控制工程网2020.07.15阅读 2268

  随着工业4.0和工业物联网(IIOT)概念成为实际应用,信息技术(IT)和运营技术(OT)集成也成为令人兴奋的话题。大型IT公司提倡诸如工作负载合并之类的想法,以帮助制造企业优化流程控制工程网版权所有,并提升在各自行业中的竞争力。这一趋势也受到自动化技术领域一些领先企业的示范效应推动。通过将流行的技术应用于工业应用,可以实现更大的系统开放性、使用多核处理器的实时确定性控制、web技术和机器学习的结合等进步。
  事实上,IT/OT融合已经有30多年的历史了,它继续为机器控制架构带来好处。许多供应商才刚刚开始将基于PC的技术集成到工业自动化中。即便如此,在自动化技术的背景下,IT和OT融合的历史可以追溯到1980年代初,那时随着现代PC的出现,有些人看到了其在工业领域应用的潜力。
  以PC为中心的创新
  在1980时代,更多先进的技术领域开始被用于开发PC和相关产品,以更广泛地用于企业和消费者,远远超过1970年代的水平。这些努力导致了标准化芯片组、电路板设计以及最终复杂的操作系统的转变。当时,大多数工业技术公司都对PC敬而远之。
  主流的可编程逻辑控制器(PLC)平台,使用专有的芯片组、电路板设计,并且在大多数情况下使用专有的编程软件。由于工业界对变革的厌恶,用于工业机械控制的传统PLC技术的发展速度,远远慢于其应有的速度。其结果是,硬件PLC以及面向消费者和企业的PC的发展路径,在数十年内无法融合。
  最初,大多数工业供应商和制造商都回避了IT技术,但一些较小的初创公司开始意识到这两种技术可以共存。这些创新者预见到,将它们融合在一起,利用双方的技术优势,可以为机器制造商提供高性能、通用的平台。利用成熟的行业标准和新兴的计算机科学创新,这些小型的自动化公司开始在制造业应用中探索IT和OT融合。

对于控制技术创新者而言,在现在经常引起人们注意的IIoT 和工业4.0 概念之前,IT/OT 融合已经
发生了数十年。图片来源:倍福

  面向实时控制
  在1990年代www.cechina.cn,IT和OT技术继续发展。但是,IT先驱已经超越了传统的OT。微软Windows操作系统获得爆炸性增长,在几乎每个技术领域都变得无处不在。微软于1997年推出了Visual Studio,该Visual Studio在一个便捷的环境中集成了多种编程语言,这种趋势在今天也不断发展并保持着重要的地位。在过去十年中,开始实施基于PC的自动化技术的工业供应商,其硬件和软件性能有了显着提高,远远超过了传统PLC。这些成功的公司为确定性、实时控制创造了新的工具,以实现在带有标准化操作系统(OS)的工业PC控制器上运行。
  看到机会的自动化供应商开始研发并推出了基于PC的控件。但是,这些早期采用者意识到,从头开发软件并维护它的成本很高。他们开始使用一些现成的实时操作系统,但通常不进行推广。
  发生这种情况,有时是因为供应商并不真正相信该技术,有时是因为该技术不可靠。在此期间,发生了一些著名的系统崩溃,损害了基于PC平台的声誉。然而事实是,许多平台在该领域均提供了出色的成果,并且在性能上优于传统的PLC技术。
  积极拓展OT领域
  在千禧年之交,软件和多核处理器获得进一步的发展。IT领域的领先企业,例如英特尔、IBM和微软等,开始积极地将业务扩展到OT领域。同样www.cechina.cn,一些自动化领域的企业,将IT与增强的实时功能集成在一起。当广泛的物联网仍然只是一个概念时,就已经出现这种应用了。随着自动化和控制技术的进步,联网也是一项重要的发展趋势。
  工业以太网协议(如EtherCAT)的引入,大大改善了性能www.cechina.cn,并为传统现场总线的发展指明了方向。工业以太网是IT和自动化技术融合的另一个例子,它将以太网的开放性和接受度与工业现场总线的预期功能相结合。其他的尝试还包括将传统的现场总线技术移植到以太网上运行,但最终却没有那么成功。例如,为驱动非确定性大规模网络而创建的TCP/IP技术,需要大量的辅助组件和复杂的配置,才能创建高速的确定性现场总线。EtherCAT消除了交换机和其它硬件的复杂性和成本,同时提供了确定性控制,每个网络最多可容纳65535台设备。
  IT/OT融合不断加速
  在IIoT和工业4.0时代,从智能手机上的自动化软件应用程序,到工业外壳中具有处理器的多核CPU,IT/OT融合不断加速。例如,依托于web技术和诸如消息队列遥测传输(MQTT)和JavaScript对象表示法(JSON)等标准的人机界面(HMI),正在IIoT情境下快速实现。
  随着机器变得越来越复杂,千兆以太网技术(例如EtherCAT G)也正变得越来越关键,时间敏感网络(TSN)正在提供确定性的垂直通信,以解决非EtherCAT现场总线的局限性。此外,工业界开始认真地应用机器学习和其它人工智能(AI)技术,这些技术已经在推动消费者的在线购物体验、方向和其它是手机应用程序方面发挥作用。
  消费领域技术的快速进步为更快地部署工业技术提供了机会,同时某些自动化供应商适应性较慢,则增加了落后的风险。如果不积极寻求能够推动IT/OT融合的技术,将使落后的企业处于战略劣势。
  好消息是,以前很多机器制造商不愿实施基于PC技术的做法正在消失,因为他们看到了在适合的地方应用IT技术带来的好处。这是一个不断发展的趋势,但是推动这种融合的公司必须了解其中的风险。自动化供应商和机器制造商,不能将未经测试的IT技术,投入到价值数百万美元的设备上控制工程网版权所有,并希望获得最好的结果。
  对于多年来一直倡导将IT/OT融合作为基本设计理念的企业而言,很明显,任何延续到OT产品的IT原则,都必须是确定性的、可靠的、可以使用多年并且必须以最有效的方式实施。如果正确实施,IT/OT集成所产生的效果,将远远超过传统平台单独完成的效果。
  IT/OT融合正在加速IIoT和工业4.0时代的到来。这种IT/OT集成并非始于IIoT,也不会就此结束。随着云连接架构和工业4.0概念在全球工厂中的应用日益常见,制造企业需要对未来的发展趋势以及推动行业创新的技术保持敏锐嗅觉。(作者:Daymon Thompson)
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