30、现代制造业中的接口标准与人机交互技术

现代制造业中的接口标准与人机交互技术

在现代制造业企业中，为满足信息技术基础设施的需求，已经开展了一系列接口标准和标准化工作。从工业以太网的发展，到基于允许扩展信息建模的协议的更复杂解决方案，这些语义方法的常见代表包括实时系统数据分发服务（DDS）和OPC统一架构（OPC UA）标准。

1. 工业通信标准发展

1.1 现场总线系统和工业以太网

多年来，工业信息技术和自动化基础设施已从定制通信解决方案发展为通用方法，允许可重复使用的设计模式和基础设施设计。最初对工业通信进行通用化的尝试基于现场总线协议，其中最著名的代表是主要由工业通信技术大供应商推动的Profibus和Modbus倡议。

现场总线协议根据主从原则工作，旨在优化集中式自动化环境中的通信。现场总线系统强调与可编程逻辑控制器（PLC）或监控与数据采集（SCADA）系统的联网。这种通信架构的优点包括高鲁棒性和有保证的确定性实时能力，但也存在一些缺点：
- 严格定义的通信模型 ：现场总线系统通信解决方案的设计和实现缺乏灵活性，受到严格监管，并且与部署它们的平台表现出相同的确定性行为。
- 严格定义的数据模型 ：现场总线系统的系统行为主要是处理基于I/O设备的相当简单的数据模型，因此现场总线系统使用的数据模型也是预先定义的、有限的且难以处理。
- 严格定义的数据类型 ：用于在现场总线系统上传输信息的数据类型必须被每个通信参与者理解，因此用于通信的数据类型也是预先定义的、缺乏灵活性，并且不符合任何开放或标准的数据格式。

基于现场总线协议，已经开