工业物联网如何实现连接

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 三种模式架构新世代工业通讯 在智能化趋势下，新世代的工业网络开始启动，从图1可以看出，现在OT系统的通讯设计必须包括数字化、双向、多站等特色。

整体来说，现在的发展主要有3种现场总线（Fieldbus）模式：第一种是专用、封闭型，规范由各家公司自行研制，往往是针对某一特定应用领域而设，效率也是最高，但是在相互连接时就会显得各项指标参差不齐，推广与维护都比较难以协调。

此类专用型工业网络有三个发展方向，第一是走向开放型，使它成为标准，二是继续封闭系统，保持原占有率，三则是设计专用的网关与开放型网络连接 图1 现代化的OT系统的通讯设计包括了数字化、双向、多站等特色 第二种为开放型，不过所谓的开放型并非全面无条件开放，通常无条件开放的仅有一些简单的标准，其他都是有条件开放，或仅对其成员开放。

亦即生产厂商必须为组织成员，产品必须经过该组织的测试、认证才可在该工业网络系统中使用 第三种为标准型，例如符合国际标准的IEC61158或IEC62026、ISO11898和ISO11519或欧洲标准EN50170的工业网络。

这些也都会遵循ISO/IEC7498国际标准，亦即OSI 7-Layer参考模型，工业网络大都只使用其中的物理层（Physical Layer）、数据连接层（Data Link Layer）和应用层（Application Layer）。

一般工业网络的制定是根据现有的通讯接口，或是自己设计通讯芯片，然后再依据应用领域，设定传输格式，例如DeviceNet的物理层与数据连接层是以CANBus为基础，再增加适用于一般I/O点应用的应用层规范。

上述三个种类大致架构出目前的工业网络环境，欲建构者可依本身的需求选择适合自己的网络设备 网络在一般IT领域已蔚然成林，技术成熟度已然足够，在OT系统上的应用则仍有成长空间，不过近年来借助智能制造风潮带起的工业物联网，则将加快其发展速度。

就目前来看，OT与IT系统所使用的通讯设备有些许程度差异，工业用的通讯设备在设计上会更重视环境的适应度，包括温度、湿度、防尘、防震等，都比IT的规格更严苛尽管如此，仍有厂商将一般IT设备使用于工业环境，不过如此一来轻则讯号容易传递出错，重则机台当机、产线停滞，因此厂商要建置工业网络环境时，最好还是透过系统整合厂商做整体规画，以免因小失大。

工业物联网　串连四层架构 除了上述的三种传统的Fieldbus外，以太网络在近年被大举导入OT领域，尤其在工业物联网架构中，更成为工业通讯不可或缺的一环在整体工业环境中，目前仍以Fieldbus作为现场层与控制层之间的链接，但在工业物联网系统中，OT架构还往上扩增了操作层与管理层并连接到IT端，而观察目前发展，云端会是主要整合的平台。

从架构面来看，工业物联网是由四层产业的产业链组成第一层为IoT感知层，感知需要大量的感知设备（Sensing Devices），而感知设备之间的沟通技术逐渐发展成以无线为主第二层是嵌入式平台产业（Embedded），它是一种感知的边缘（Edge），物联网一定是先感知，然后到Edge边缘。

第三层是产业应用，第四层是云服务，物联网的云服务是服务「物」的，应用在工厂、物流、零售等，想要把各个场域的感知器连起来，就会需要相关软件程序在其中进行大量的运算与整合，协助数据的分析与应用 研华技术官杨瑞祥表示，前端的

资料搜集与整合大多是依靠硬件，后端的分析与处理则是软件为重，他以研华推出的WISE-PaaS平台为例，此平台串连四层架构，主要由WISE-PaaS/EdgeSense提供设备联网与无线感测整合的软件服务，透过WISE-PaaS/WISE Agent数据撷取串接

传感器进行数据汇流，与IoT边缘智慧服务器（Edge Intelligence Server， EIS）做初步智慧化分析后，WISE-PaaS/EnSaaS链接云端部署进行指令实时下达，实现物联网端到云的快速沟通串流，让数据从搜集到归纳，再串连到云端一气呵成。

物联网时代透过云端与网络协助整合信息已经成为常态，杨瑞祥指出，工业物联网未来将从硬件为主的功能导向，走向软硬整合的数据驱动发展，透过整合的云平台将数据分析工作变得更加简便；另外，因应产业的不断变动包括规格、标准、产业需求、新兴应用等，WISE平台也非常强调弹性Design f

or Evolution概念，期待能透过弹性化的架构与更新机制，满足客户对于上述变动的需求 由于未来工业物联网应用层面将会不断扩大，每个不同的垂直产业差异性很大，杨瑞祥强调，WISE与大型的云服务平台兼容互补，并不是竞争的关系；研华的云服务可以横跨支持不同的平台，尽管现在大部分的业务模式还是以硬件计价，但软件的搭配已经不可或缺。

平均而言，单纯硬件销售的毛利都非常低，与软件有关的云服务营收贡献尽管不高，但却拥有高毛利的特性，部分厂商云服务占营收9%，但却贡献70%的利润 另外，由于物联网应用的碎片化特性，大型云平台对于个别产业的特殊需求较难满足，研华从工业计算机的本业出发，针对IIoT发展许多产业专业应用模块，同时，WISE平台也强调在线/线下整合的便利性，与不同的系统整合伙伴还有客户进行深入合作，利用物联网找出产业价值，建立、强化核心竞争力，协助客户技术与产品营销全球。

责任编辑：ct

版权声明：本文内容由网络用户投稿，版权归原作者所有，本站不拥有其著作权，亦不承担相应法律责任。如果您发现本站中有涉嫌抄袭或描述失实的内容，请联系我们jiasou666@gmail.com 处理，核实后本网站将在24小时内删除侵权内容。