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。
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