36、工业物联网通信与网络技术解析

工业物联网通信与网络技术解析

1. 引言

近年来，物联网（IoT）研究领域蓬勃发展，旨在将各类日常设备连接到互联网，实现全新的交互与自动化方式。除了学术界，工业界也对挖掘物联网的潜力表现出浓厚兴趣，例如开发能让服务远程可访问的新产品。物联网主要围绕人类，通过远程访问、服务互联和实际交互来改善日常生活。而工业物联网（IIoT）作为物联网的一个松散子领域，侧重于工业自动化中的制造过程，通过全球连接机器部件、生产实体和工厂来增加其价值。

与物联网类似，工业物联网也依赖于全球可访问的通信基础设施，以连接众多参与工业过程的设备。过去，工厂车间内的通信较为简单，主要是为特定自动化任务本地连接传感器、执行器和控制器。如今，工厂车间内及全球各地工厂之间的设备互联，结合开放标准，将实现生产设施内及之间更精确的同步，促进即时制造，因为生产过程可以在本地和全球范围内进行调整和适应。

无线技术的引入为本地连接的生产实体带来了高度灵活性，显著降低了部署和维护成本，因为电缆易受磨损和恶劣工业环境的影响。然而，当前的无线通信标准，如IEEE 802.11标准家族或蓝牙，并不适用于工业自动化，因为它们无法提供所需的延迟和可靠性通信保障。因此，有必要开发新的标准，在提供上述保障的同时，与工业物联网中不依赖此类严格通信保障的其他服务实现互操作性。

2. 工业自动化中的通信

2.1 定义

计算机集成制造系统通常由三个不同的组件组成：传感器、控制器和执行器。它们的职责如下：
- 传感器：持续或定期测量其所在环境中的目标参数，输出值可以按一定间隔定期提供，也可以基于事件触发，即当超过预定义阈值时提供。未过滤的输出值通常会传送给控制器。