先把互联问题解决了，再谈智能制造吧！

工厂的实际是先解决互联互通问题，否则，所谓的工厂集成如何才能实现？因此，花费了很多时间研究了一下各种总线技术、I4.0、OPC UA、FDT/DTM、ISA-95等，大致有个脉络。

总结起来就是“先把互联的问题解决了再说”。

大致写个小文和大家分享一下，先看看总线技术的发展，再看看互联的几个层次，然后再看看未来方案实现。

1.任务与总线的变迁

1.1.继电器逻辑时代：就是继电器吧嗒吧嗒的响，这也没法传数据啊，那时候工厂里记录数据都是用本子记，报表填写然后堆在一起，一把火就给烧了都有可能。

1.2PLC时代：处理逻辑任务，就是开啊！关啊！这种信息也没什么传的，都在背板上呢！生产数据可以另外弄台计算机存储。

1.3现场总线：分布式控制之间的控制信息传输，比如电机电流、电压、位置，要是流程嘛！就温度压力液位流量四大参数，都是跟设备状态和控制相关的信息，加上一点配置、报警的信息，给上位的SCADA或者DCS。

1.4以太网时代：数据量越来越大了，总线又都是一个个的封闭阵营，旁边那个更开放的IT人把大家引向了以太网技术，但是，又没实时性，因此产生了什么POWERLINK、Profinet、EtherCAT、SERCOSIII。

1.5信息与自动化融合时代：更多的异步数据，包括服务、配方、状态参数的传输，与MES、ERP等管理系统的数据传输需求。

结论：随着自动化所延伸的应用范围的提升，设备集成、管理集成的融合，使得互联互通的需求更为迫切，也对带宽、传输速度等提出了更高的要求。

2.各个RTE的实现方法

总线时代已经逐渐过去，大部分总线技术已经在其生命周期的末期，研发基本已经停止，只是在继续维持原有的存量设备的应用和保持一定的延续性。都开始研究并使用以太网技术了。

采用ASIC实现的独立帧技术，这种包括EtherCAT和SERCOSIII，以及通过轮询机制的POWERLINK、Profinet和Ethernet/IP等。

3.新挑战—如何实现互操作

下面这张表倒是很好的说明了现在存在的问题，你们讨论智慧工厂、智能制造、智能工厂、工业4.0、工业互联网，但是，把他们从独立的机器到车间、到工厂，怎么连接？

问题并非那么简单，这是一个关于工业通信的兼容性等级的描述：

3.1共存

就是你用你的，我用我的，Profibus、CC-LINK各自都构成一个封闭的系统，但是，在工厂里大家摆在一起，如果不互联嘛！只是连接机器内部的轴和轴、I/O和I/O站间，这个当然可以共存，井水不犯河水。

3.2互联

大家使用同样的通信接口和地址访问机制，比如以太网的，这个就可以实现互联，也可以传递数据，但是并不能代表这个可以互通。

3.3互通

互通就是他们定义的数据类型、地址空间都是统一的，那就可以交换数据，如果只是一个总线网络里的设备，不同家的嘛！也可以通过注入CANopen的设备描述文件(DeviceDescription)来进行互通，或者XML来写个设备描述文件，比如GSD文件、XDD文件。

3.4互操作

但是，现实是：现场并非只有一个总线咋办？这就牵扯到互操作的问题了，各种总线可以通过FDT/DTM这种也可以实现互操作，对来自现场的数据进行设备级的交互，这个办法也算不错，但是，如果是还包括生产数据，要和SCADA、DCS、MES、ERP来交互数据呢？这牵扯到语义互操作问题，咋解决？Okay…其实，OPC UA就是干这个的。

3.5.OPC UA

为了实现语义互操作，我们来看看OPC UA，OPC UA也不能解决所有问题

3.5.1基础OPC UA架构

你看这房子就是OPC UA的基本构架，地下是和各种总线的驱动，然后包括传输方式的建立，基础的数据类型，然后提供各种服务，但是在这个基础信息模型和服务之上就牵扯到语义互操作的信息模型问题了，这就麻烦大了，印刷机属于印刷行业、还有包装的、塑料的设备、钣金的设备…那么多行业，还牵扯到MES管理任务的数据要求跟你们下面的车间一样吗？

不要提供一些没用的信息给MES，但是，各个行业的差别实在太大了，因此，必须得有垂直方向的各个行业的信息模型吧？

这个图是说服务类型的，数据访问、报警、趋势，各种各样的，这也是OPC UA比较好的，反正不管是流程、离散，你都得传递这些数据，人家把能考虑的已经给你考虑，感谢OPC基金会。

3.5.2行业模型

这还不行，就算是有基础的了，但是，那么多产业，他们的行业信息模型怎么办？OPC基金会只能定义个基础数据类型，定义个地址空间、存取机制、会话这些，至于你们要传递什么数据，这个得你们自己定义，我就给你盖个房子，打个框架，你们怎么装修怎么布置，你们自己根据自己情况来吧！

这下子事情大了，OPC基金会通过与全球各种行业性、专业性技术组织的合作来为各个领域的信息模型提供参考标准。

--Automation ML在汽车工业里所采用的工厂数据模型

--PLCopen在编程领域所采用的OPC UA开发软件功能块

--MTConnect针对机床工具领域的信息模型

--OMAC PackML针对包装领域的信息模型

--EUROMAP塑料行业机械手、辅机互联的数据模型；

--FDT/DTM，如何实现不同总线的互联访问的机制；

--ISA针对MES系统的数据模型如ISA-95

…

看着OPC基金会这么努力，Industry 4.0和工业互联网、搞物联网的那些人，都想干脆把那个高大上的CPS，CPPS拿这个来实现吧？

大家基本达成一致了，OK，就这么干吧！

3.6.POWERLINK+OPC UA+openSAFETY可以解决所有问题

现在回来看看我的广告就明白了，POWERLINK就是高速实时以太网，如果你们开发了POWERLINK，那么就可以实现一个高速的实时应用，然后OPC UA再POWERLINK异步阶段可以被传输，这个可不是谁都可以做到的，OPC UA被集成到了贝加莱的主站、从站，DCS系统，工厂自动化系统，可以让整个从机器到车间再到工厂都可以被集成。

安全必须被考虑—openSAFETY就是一个异构网络里实现安全通信的应用协议，通过OPC也可以传输和访问。

Okay，搞定，所有的可以被完美解决，互联、互通、互操作…

文章来源：MES百科

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