工廠的實(shí)際是先解決互聯(lián)互通問題，否則，所謂的工廠集成如何才能實(shí)現(xiàn)？因此，花費(fèi)了很多時(shí)間研究了一下各種總線技術(shù)、I4.0、OPC UA、FDT/DTM、ISA-95等，大致有個(gè)脈絡(luò)。

總結(jié)起來就是“先把互聯(lián)的問題解決了再說”。

大致寫個(gè)小文和大家分享一下，先看看總線技術(shù)的發(fā)展，再看看互聯(lián)的幾個(gè)層次，然后再看看未來方案實(shí)現(xiàn)。

1.任務(wù)與總線的變遷

1.1.繼電器邏輯時(shí)代：就是繼電器吧嗒吧嗒的響，這也沒法傳數(shù)據(jù)啊，那時(shí)候工廠里記錄數(shù)據(jù)都是用本子記，報(bào)表填寫然后堆在一起，一把火就給燒了都有可能。

1.2PLC時(shí)代：處理邏輯任務(wù)，就是開��！關(guān)�。∵@種信息也沒什么傳的，都在背板上呢！生產(chǎn)數(shù)據(jù)可以另外弄臺(tái)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)。

1.3現(xiàn)場總線：分布式控制之間的控制信息傳輸，比如電機(jī)電流、電壓、位置，要是流程嘛！就溫度壓力液位流量四大參數(shù)，都是跟設(shè)備狀態(tài)和控制相關(guān)的信息，加上一點(diǎn)配置、報(bào)警的信息，給上位的SCADA或者DCS。

1.4以太網(wǎng)時(shí)代：數(shù)據(jù)量越來越大了，總線又都是一個(gè)個(gè)的封閉陣營，旁邊那個(gè)更開放的IT人把大家引向了以太網(wǎng)技術(shù)，但是，又沒實(shí)時(shí)性，因此產(chǎn)生了什么POWERLINK、Profinet、EtherCAT、SERCOSIII。

1.5信息與自動(dòng)化融合時(shí)代：更多的異步數(shù)據(jù)，包括服務(wù)、配方、狀態(tài)參數(shù)的傳輸，與MES、ERP等管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸需求。

結(jié)論：隨著自動(dòng)化所延伸的應(yīng)用范圍的提升，設(shè)備集成、管理集成的融合，使得互聯(lián)互通的需求更為迫切，也對(duì)帶寬、傳輸速度等提出了更高的要求。

2.各個(gè)RTE的實(shí)現(xiàn)方法

總線時(shí)代已經(jīng)逐漸過去，大部分總線技術(shù)已經(jīng)在其生命周期的末期，研發(fā)基本已經(jīng)停止，只是在繼續(xù)維持原有的存量設(shè)備的應(yīng)用和保持一定的延續(xù)性。都開始研究并使用以太網(wǎng)技術(shù)了。

采用ASIC實(shí)現(xiàn)的獨(dú)立幀技術(shù)，這種包括EtherCAT和SERCOSIII，以及通過輪詢機(jī)制的POWERLINK、Profinet和Ethernet/IP等。

3.新挑戰(zhàn)—如何實(shí)現(xiàn)互操作

下面這張表倒是很好的說明了現(xiàn)在存在的問題，你們討論智慧工廠、智能制造、智能工廠、工業(yè)4.0、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，但是，把他們從獨(dú)立的機(jī)器到車間、到工廠，怎么連接？

問題并非那么簡單，這是一個(gè)關(guān)于工業(yè)通信的兼容性等級(jí)的描述：

3.1共存

就是你用你的，我用我的，Profibus、CC-LINK各自都構(gòu)成一個(gè)封閉的系統(tǒng)，但是，在工廠里大家擺在一起，如果不互聯(lián)嘛！只是連接機(jī)器內(nèi)部的軸和軸、I/O和I/O站間，這個(gè)當(dāng)然可以共存，井水不犯河水。

3.2互聯(lián)

大家使用同樣的通信接口和地址訪問機(jī)制，比如以太網(wǎng)的，這個(gè)就可以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，也可以傳遞數(shù)據(jù)，但是并不能代表這個(gè)可以互通。

3.3互通

互通就是他們定義的數(shù)據(jù)類型、地址空間都是統(tǒng)一的，那就可以交換數(shù)據(jù)，如果只是一個(gè)總線網(wǎng)絡(luò)里的設(shè)備，不同家的嘛！也可以通過注入CANopen的設(shè)備描述文件(DeviceDescription)來進(jìn)行互通，或者XML來寫個(gè)設(shè)備描述文件，比如GSD文件、XDD文件。

3.4互操作

但是，現(xiàn)實(shí)是：現(xiàn)場并非只有一個(gè)總線咋辦？這就牽扯到互操作的問題了，各種總線可以通過FDT/DTM這種也可以實(shí)現(xiàn)互操作，對(duì)來自現(xiàn)場的數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)備級(jí)的交互，這個(gè)辦法也算不錯(cuò)，但是，如果是還包括生產(chǎn)數(shù)據(jù)，要和SCADA、DCS、MES、ERP來交互數(shù)據(jù)呢？這牽扯到語義互操作問題，咋解決？Okay…其實(shí)，OPC UA就是干這個(gè)的。

3.5.OPC UA

為了實(shí)現(xiàn)語義互操作，我們來看看OPC UA，OPC UA也不能解決所有問題

3.5.1基礎(chǔ)OPC UA架構(gòu)

你看這房子就是OPC UA的基本構(gòu)架，地下是和各種總線的驅(qū)動(dòng)，然后包括傳輸方式的建立，基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)類型，然后提供各種服務(wù)，但是在這個(gè)基礎(chǔ)信息模型和服務(wù)之上就牽扯到語義互操作的信息模型問題了，這就麻煩大了，印刷機(jī)屬于印刷行業(yè)、還有包裝的、塑料的設(shè)備、鈑金的設(shè)備…那么多行業(yè)，還牽扯到MES管理任務(wù)的數(shù)據(jù)要求跟你們下面的車間一樣嗎？

不要提供一些沒用的信息給MES，但是，各個(gè)行業(yè)的差別實(shí)在太大了，因此，必須得有垂直方向的各個(gè)行業(yè)的信息模型吧？

這個(gè)圖是說服務(wù)類型的，數(shù)據(jù)訪問、報(bào)警、趨勢(shì)，各種各樣的，這也是OPC UA比較好的，反正不管是流程、離散，你都得傳遞這些數(shù)據(jù)，人家把能考慮的已經(jīng)給你考慮，感謝OPC基金會(huì)。

3.5.2行業(yè)模型

這還不行，就算是有基礎(chǔ)的了，但是，那么多產(chǎn)業(yè)，他們的行業(yè)信息模型怎么辦？OPC基金會(huì)只能定義個(gè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型，定義個(gè)地址空間、存取機(jī)制、會(huì)話這些，至于你們要傳遞什么數(shù)據(jù)，這個(gè)得你們自己定義，我就給你蓋個(gè)房子，打個(gè)框架，你們?cè)趺囱b修怎么布置，你們自己根據(jù)自己情況來吧！

這下子事情大了，OPC基金會(huì)通過與全球各種行業(yè)性、專業(yè)性技術(shù)組織的合作來為各個(gè)領(lǐng)域的信息模型提供參考標(biāo)準(zhǔn)。

--Automation ML在汽車工業(yè)里所采用的工廠數(shù)據(jù)模型

--PLCopen在編程領(lǐng)域所采用的OPC UA開發(fā)軟件功能塊

--MTConnect針對(duì)機(jī)床工具領(lǐng)域的信息模型

--OMAC PackML針對(duì)包裝領(lǐng)域的信息模型

--EUROMAP塑料行業(yè)機(jī)械手、輔機(jī)互聯(lián)的數(shù)據(jù)模型；

--FDT/DTM，如何實(shí)現(xiàn)不同總線的互聯(lián)訪問的機(jī)制；

--ISA針對(duì)MES系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型如ISA-95

…

看著OPC基金會(huì)這么努力，Industry 4.0和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、搞物聯(lián)網(wǎng)的那些人，都想干脆把那個(gè)高大上的CPS，CPPS拿這個(gè)來實(shí)現(xiàn)吧？

大家基本達(dá)成一致了，OK，就這么干吧！

3.6.POWERLINK+OPC UA+openSAFETY可以解決所有問題

現(xiàn)在回來看看我的廣告就明白了，POWERLINK就是高速實(shí)時(shí)以太網(wǎng)，如果你們開發(fā)了POWERLINK，那么就可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)高速的實(shí)時(shí)應(yīng)用，然后OPC UA再POWERLINK異步階段可以被傳輸，這個(gè)可不是誰都可以做到的，OPC UA被集成到了貝加萊的主站、從站，DCS系統(tǒng)，工廠自動(dòng)化系統(tǒng)，可以讓整個(gè)從機(jī)器到車間再到工廠都可以被集成。

安全必須被考慮—openSAFETY就是一個(gè)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)里實(shí)現(xiàn)安全通信的應(yīng)用協(xié)議，通過OPC也可以傳輸和訪問。

Okay，搞定，所有的可以被完美解決，互聯(lián)、互通、互操作…

文章來源：MES百科

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