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2cengjiejuefangan。raner，zaichangshitiquxiangguanshujuyigongqiyewangluojiaogaojibieshiyonghuozaibutongzhizaojiedianzhijianxietiaoshi

，zhexiexieyihuidaozhidaliangdehucaozuoxingwenti。xindeIEEE 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(di)2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）時(shi)，從(cong)工(gong)廠(chang)廠(chang)房(fang)到(dao)前(qian)端(duan)辦(ban)公(gong)室(shi)的(de)路(lu)徑(jing)中(zhong)通(tong)常(chang)會(hui)受(shou)多(duo)層(ceng)通(tong)信(xin)的(de)阻(zu)礙(ai)。通(tong)常(chang)需(xu)要(yao)網(wang)關(guan)將(jiang)一(yi)種(zhong)格(ge)式(shi)或(huo)協(xie)議(yi)轉(zhuan)換(huan)為(wei)另(ling)一(yi)種(zhong)格(ge)式(shi)或(huo)協(xie)議(yi)，並(bing)且(qie)數(shu)據(ju)可(ke)能(neng)會(hui)存(cun)儲(chu)在(zai)實(shi)際(ji)分(fen)析(xi)端(duan)途(tu)中(zhong)的(de)多(duo)台(tai)服(fu)務(wu)器(qi)上(shang)。將(jiang)數(shu)據(ju)從(cong)簡(jian)單(dan)傳(chuan)感(gan)器(qi)傳(chuan)送(song)至(zhi)雲(yun)端(duan)的(de)總(zong)擁(yong)有(you)成(cheng)本(ben)不(bu)僅(jin)涉(she)及(ji)數(shu)據(ju)交(jiao)付(fu)所(suo)需(xu)的(de)設(she)備(bei)
，而(er)且(qie)涉(she)及(ji)整(zheng)個(ge)過(guo)程(cheng)中(zhong)為(wei)確(que)保(bao)數(shu)據(ju)完(wan)整(zheng)性(xing)所(suo)需(xu)的(de)軟(ruan)件(jian)、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）kenenghuishiyonglaiziwenduchuanganqideshuju，yiquebaoqibufenguochengyunxingshishikongzhi。raner，zhegetedingwenduyekenenghuiyingxiangzhenggeguocheng。tongguojiangwendubiansongqiwufenglianjiezhiyunduan
，keyijinhushishidikaolvsuoyouguochengcanshulaizhixingfenxi

，yiquebaozhenggeguochengdeyunxing。keyijinxingtiaozheng，yiyouhuashengchanhuotigaonengxiao。

 

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。

 

向xiang融rong合he工gong業ye以yi太tai網wang網wang絡luo的de過guo渡du也ye需xu要yao物wu理li層ceng的de創chuang新xin，以yi提ti供gong與yu現xian有you係xi統tong的de一yi些xie固gu有you功gong能neng相xiang匹pi配pei的de解jie決jue方fang案an。許xu多duo廣guang泛fan部bu署shu的de以yi太tai網wang物wu理li層ceng標biao準zhun將jiang電纜長度限製為100米(mi)，並(bing)且(qie)需(xu)要(yao)多(duo)根(gen)雙(shuang)絞(jiao)線(xian)電(dian)纜(lan)來(lai)實(shi)施(shi)。相(xiang)比(bi)之(zhi)下(xia)

，工(gong)廠(chang)自(zi)動(dong)化(hua)網(wang)絡(luo)的(de)大(da)部(bu)分(fen)現(xian)有(you)基(ji)礎(chu)設(she)施(shi)安(an)裝(zhuang)都(dou)采(cai)用(yong)單(dan)雙(shuang)絞(jiao)線(xian)布(bu)線(xian)構(gou)建(jian)，這(zhe)種(zhong)布(bu)線(xian)能(neng)夠(gou)支(zhi)持(chi)數(shu)據(ju)速(su)率(lv)為(wei)31.25 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(ye)4.0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。

 

 

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