ptcg中文图鉴然后与整个供销链（采购、物流、销售）联合原题目：【宅家练习】FieldComm Group中邦区技艺总监王骏：逾越经过主动化体例中的IT/OT界限
2020年9月2日（周三）下昼15:00，FieldComm Group中邦区技艺总监王骏做客CAA云讲座，为民众带来了精华通知——逾越经过主动化体例中的IT/OT界限。通知中指出，IT/OT调解技艺的探索是此刻环球物联网探索的核心。经过主动化工业固然具有完备的现场仪外及管制体例通讯汇集，早已达成了经过主动管制和工场高效运维，但与上层IT汇集以及更扫数的数字化平台之间，还欠缺直接的汇集和叙互联以及语义互通，停滞了OT与IT的调解及工场扫数数字化过程。FieldComm Group和环球主动化领军企业及准绳化机合沿途，悉力于智能总线和叙（HART、FF、APL等）和新闻模子及集成技艺（PA-DIM、FDI）的探索及准绳化，促使经过工业的扫数数字化及智能化。
自上世纪90年代从此，HART、FOUNDATION Fieldbus（FF）、Profibus/Profinet（PI）等现场总线技艺和准绳仍旧涌现，并正在现实的经过主动化管制体例中获胜运营了近30年的时分。这些现场总线技艺由于是由差异的现场总线通讯基金会肩负料理和保卫，互相间欠缺必然的合系。
跟着工场数字化和新闻集成需求的络续增进，用户期望存正在于工场现场层的洪量异构汇集和数字信号能够轻易的被获取、整合和更高层级的使用。基于这一诉求，正在2015年的时辰，HART通讯基金会、FF通讯基金会和FDI集团结合，建设了新的邦际化现场通讯机合，即FieldComm Group（FCG）邦际现场通讯集团，肩负现有技艺如HART、FF、EDD等的保卫和使用推论，并对满意工场数字化转型所需的新技艺举行探索。
举动环球非节余准绳化机合，FCG紧要从事经过主动化规模的现场通讯和体例集成技艺的准绳化探索及市集推论使用，这些职业离不开完全集团成员的合伙到场。FCG固然是干系技艺准绳的制订者、草拟者和料理者，然而少少前沿技艺都是由FCG的会员公司提出、并到场制订干系技艺准绳，这当中董事会成员以及少少环球领先的主动化企业起到症结效力。当然完全技艺准绳的投票以及干系权柄都是属于FCG全经验员的，并最终转换为环球经过主动化用户的收益。
举动FCG的职业核心之一，新的前沿技艺以及技艺准绳的制订是FCG持久倡始和主理的。原本正在FCG建设之前，HART基金会、FF基金会以及FDI集团，仍旧持久和其他邦际主动化准绳机合配合，如OPC、PI、FDT、ISA、NAMUR等等，沿途正在探索下一代经过工业数字通讯以及体例集成使用的技艺准绳。此日也紧要为民众先容面向来日的新技艺发扬之道。
正在古板的工场主动化体例中，经常分为众个层级，例如说遵从Level0-Level5以至Level6如许的分层。最下面一层经常是现场层（推广现场的丈量、管制），包蕴洪量的现场筑筑的，例如说温度、压力、流量、阀门等等，这些是咱们经常所说的经过丈量和管制筑筑。往上一层是汇集层，由于正在流程主动化规模目前紧要的管制体例照旧DCS或者PLC，以是经常中央会有一层汇集层举行现场数据的采撷和交互。再往上便是管制层，便是DCS/PLC这一层面。由管制层、汇集层、现场筑筑层组成了一个完备的工场主动化管制体例，达成统统坐褥经过。DCS/PLC管制体例从上个世纪70年代便仍旧入手下手至今，假使后面涌现了现场总线管制体例FCS等，但统统经过主动化管制体例的总体架构转变不大。
如许的管制体例满意工场闲居坐褥是没有题目的，但却由于其新闻的关闭性和独立化（安定方面的探讨），对待企业上层IT体例是不敷友谊的，极大的局部了扫数的企业数字化转型以及高级使用（长途运维、数字孪生、供应链料理等）。如图3所列，目前主流的现场通讯技艺，仅能达成正在Level0~3层间的新闻传输，有些以至都无法抵达管制体例一层。
正在工场扫数数字化需求的配景下，咱们就必要来探讨怎么基于现有的体例架构和成熟技艺/使用，达成新兴IT使用与成熟OT技艺间的调解。
IT与OT的调解对待企业而言有许众的好处，例如从企业运营的最顶层来看，仅仅有厂级的管制还不敷的，企业必要更众的获取及时坐褥数据，然后与统统供销链（采购、物流、贩卖）结合，达成全厂或者是全企业的数字贯串，这就必要顶层的IT和底层的OT不妨调解。这是一方面的需求。
另外，对待底层现场筑筑而言，目前从体例侧以至更上层还无法直接读取到其内部的数字新闻。但从安定坐褥角度探讨，包含少少预保卫、预诊断的需求，也期望从最顶层或者是中央某一层都不妨看终归层现场筑筑的及时新闻或者是少少诊断的新闻，达成预测性保卫等等，这些都是跟安定相合的。缠绕安定的如许少少数字化的使用，从用户角度来看都有特地实际需求的。
比如环球流程行业的著名用户机合NAMUR，就提出了NAMUR盛开架构NOA模子，如图4所示。正在这个NOA架构中，期望重点的经过管制体例仍仍旧安闲、牢靠的运转，但少少用于监测和优化的新闻，能够通过盛开的数据接口（例如OPC-UA）通报到厂级以至企业级的运营平台，如图中赤色线段和箭头所示，即为NOA标准界说的新闻模子及新闻流。另外上层按照企业运营优化或安定需求，也能够通过特定的安定加密通道将坐褥管制战略回传给重点管制体例，由管制体例告终经过管制参数的优化调解。
但现正在IT与OT间的疏导并不是异常顺畅的。现正在一提到工场数字化、工业物联网，开始念到的都是各样各样的云计划（华为云、微软云、亚马逊云…）。不成狡赖这些云计划方仍旧特地成熟，供给了特地好的办事，也有准绳的接口和办事供给办法，许众企业也都正在安插。但安插完了更众的是用于商务料理，却无法有用得回现场或者是管制层的数据。假使数据能够通过各样边沿网合、OPC-UA、MQTT等办法通报到上层，但IT使用却不行自立的相识这些数据暗示什么新闻、以及怎么去利用。这当中存正在的两个紧要题目：一是由于通讯和叙的不联合等理由，导致层间网合/和叙转换器举行数据转发时辰的新闻丧失；二是新闻自身语义刻画的缺失，导致新闻无法被无误判辨和利用。
第一，新闻的物理传输。固然正在目前的管制体例中，无论是DCS、PLC或者是SCADA，通过各样通讯办法能够达成经过坐褥所需的丈量和管制，也能够通过OPC-UA、MQTT等准绳接口把少少坐褥新闻反应给MES、ERP以至企业IT侧。但现场筑筑中包蕴的其他新闻，奇特是少少诊断新闻，经常却不会获取或是转发到管制体例以至上层汇集中。
同样，由于现场总线的品种奇特众，少少现场总线和现场总线之间由于欠缺需要的物理维系，也会导致新闻正在传输中的丧失。
第二，新闻模子和语义方面的题目。固然有差异汇集和叙间的通讯题目，但通过各样网合和和叙转换器能够得回治理，假使这将带来异常的本钱和安定性方面的探讨。但包蕴正在数据中的有价钱的新闻，却由于语义上的不联合，导致无法被使用层100%解析和使用。例如现场有一个阀门，这个阀门的自诊断新闻有30条，然而只可把此中10条诊断新闻解析出来传输给上层，导致这个阀门的诊断新闻无法得回充沛的利用。准绳的新闻模子和语义解析，是IT和OT调解方面紧急必要治理的题目，不然正在工程推行大将会糟蹋洪量的资源来举行人工筑设，比如现正在许众筑筑仍必要通过人工筑设Modbus寄存器才智达成互相间的无误新闻传输，固然Modbus仍旧是正在各行业被通常采用的。
为此，必要从治理上述两个题目为起点，寻求治理计划。FieldComm Group通过与行业准绳机合、缔制商以及用户的众年配合，现阶段提出了如图5所示的针对流程行业的IT/OT调解之道。
正在这个道道图中咱们能够看到，最基层的主流畅讯和叙和筑筑已经是能够赓续利用的，包含HART、FOUNDATION Fieldbus（FF）、ProfiBus/ProfiNet这些流程行业主流的现场总线筑筑，由于其自己仍旧含有了洪量的数字化新闻，只是必要通过联合、高效的办法来举行新闻获取并传输到上层使用。
正在体例级汇集传输层方面，目前基于IP通讯的以太网和叙仍旧成为了主流，当然各家企业从安定方面探讨会举行少少特定的管束，但仍是基于IP的。现正在现场侧各行业机合也都正在探讨制订基于最新的IEEE 802.3cg (10BASE-T1L)以太网先辈物理层（Ethernet APL）的通讯和叙，无论是HART-IP、ProfiNet、EtherNet/IP、OPC-UA或是其他什么，都将采用类似的物理层和IP寻址办法，将简化现场组网办法，并达成从现场侧到云端的真正无缝新闻流。
而存正在于现有管制体例中的洪量现场筑筑，仍旧通过EDD和/或FDI将新闻发现正在了FDI办事器中，一方面能够供给给管制体例层内部利用；另一方面FDI办事器将这些新闻照射为准绳的PA-DIM数据，就能够透过OPC-UA直接与上层IT使用相联。而正在来日基于以太网的现场筑筑中，将会直接采用PA-DIM举行筑筑刻画，如许现场筑筑能够被IT使用直接访候（如图5右下方基于OPC-UA及PA-DIM的下一代现场筑筑）。
当然扫数数字化还必要探讨新闻安定的题目，这也是咱们FieldComm Group及其职业组正正在探索的核心实质之一。
正在通讯和叙上期望是基于IP的，由于IP是一个成熟的技艺，能够被利用正在众种通讯汇集中，并且从现场侧到云端的筑筑都能够接济；
期望利用一个准绳的新闻化模子，同时是语义互通的，如许主站体例以及上层利用就不必要去相识现实的物理筑筑通讯和叙以及缔制厂商等特定属性，而仅仅必要去判辨和利用准绳新闻模子供给的、语义了解的数据；
为了达成经过主动化体例中IT和OT的扫数调解，有三个症结重点技艺是必要核心合心的。
Advanced Physical Layer（APL先辈物理层）即两线以太网技艺，是来日经过主动化规模的底层通讯根基。它采用最新的IEEE 802.3cg（10BASE-T1L）举动根基物理层，同时探讨到工业使用的防爆、安定等第等需求，调解IEC 61158-2、IEC 61158-11 TS、IEC 60079-47 TS以及2WISE等工业准绳，造成满意工业使用需求的新一代一共字有线物理层通讯标准。
除了现场筑筑，APL汇集中的另一个症结构成便是APL调换机。这些调换机除满意APL物理层请求，同时也是要接济IP及准绳以太网和叙的。
总体来说，APL仍旧是正在主动化规模获得通常的合心和承认，也契合来日的发扬趋向，以是得回邦外里许众高校、探索机构和企业的合心，咱们FieldComm Group也是APL技艺准绳的草拟人之一，《技艺白皮书》能够正在FCG官网正在线阅读：
OPC-UA是现阶段被IT规模最能给与和熟知的主动化技艺。探讨到其创筑便是为了与通用IT技艺达成联通（源自于最早的OPC技艺），以是能够以为其是IT与OT调解最直接的润滑剂。OPC-UA举动一种面向办事的通讯和叙联合架构，能够轻易的正在主动管制体例的各个层级达成，以至是最底层的现场丈量和管制筑筑。原本OPC基金会仍旧建设了特意的现场通讯职业组，正在探索将OPC-UA使用于APL先辈物理层的可行性。以是咱们以为，OPC-UA及相应的行规子集，将会是来日工业物联网通讯和叙的重点之一。
OPC-UA举动环球主动化邻域联合的通讯和叙，供给了IT与OT间的联合框架，但这还不敷，由于针对差异的行业，其使用需求是不类似的，以是OPC-UA中界说的根本的新闻访候办法（数据模子、办事等），但针对差异的行业，还必要有相应的行业准绳新闻模子，例如咱们方才提到的流程行业目前仍旧实现联合的FDI标准，就能够和OPC-UA举行调解，按OPC-UA语义界说和办事供给，造成针对流程行业的准绳新闻模子，即PA-DIM。
PA-DIM标准刻画了一个联合的流程主动化筑筑新闻模子，包含语义界说，达成独立于和叙和供应商的数据调换。图8浮现了一个具有两个筑筑的体例，该体例与众个云使用次第交互，以访候通用和产物类的数据。由于包含一个基于PA-DIM的准绳化筑筑模子，通过这些筑筑的新闻模子来访候数据变为大概。该模子公然了IEC 61987中的语义辞书ID，这些ID可被OPC UA客户端所利用来获取供应商特天命据的界说。PA-DIM利用了OPC 10000-19中界说的字典参考模子，并为IEC 61987 CDD（通用数据字典）中的条款界说了适应的邦际注册数据标识符（IRDI）。PA-DIM的技艺白皮书以及标准1.0版本，目前都可正在FCG网上直接得回：。
以是，总体而言，基于物理层的APL，基于OPC-UA如许一个准绳通讯架构，和基于PA-DIM的行业新闻模子，咱们以为就能够把经过主动化规模的IT/OT界限给增加上，达成自底向上、和自上而下的数据联通。
当然，目前这些新技艺还紧要是正在探索和准绳制订阶段，同时也伴跟着少少原型样机和模范案例的出现。探讨到经过主动化管制体例的杂乱性，和现场洪量存正在的已有智能筑筑，以是咱们还必要来探讨技艺的一个迂缓演进经过。
第一，也是现正在正正在推行的，紧要主意照旧要仍旧现有的DCS/PLC和现有的现场通讯技艺，企业的重点坐褥管制，已经是利用古板的DCS/PLC包含现场总线等等。
而为了满意工业物联网和IT使用的需求，OPC-UA以及PA-DIM技艺只是正在边沿网合这里存正在，经过管制以及现场筑筑的所罕有据都要通过边沿网合/办事器做一个照射，将HART、FF、Profibus的EDD/FDI刻画照射为准绳的PA-DIM，当然现实的照射经过是正在这个边沿网合内部达成的。如许上层IT使用就能够通过OPC-UA得回这些准绳新闻并用于管束。这个经过IT和OT侧仍仍旧各自的独立运转，通过边沿网合和照射经过创筑新闻维系。第二，探讨到来日某个适合的时分点，APL和IP和叙就会正在现场获得使用了，这时就会把OPC-UA、包含PA-DIM技艺引入到现场侧的片面筑筑中。这个时辰体例有两个通道，也便是说向来的基于古板模仿信号和/或现场总线的通讯信道照旧存正在的，这个新闻通道紧要照旧用于经过坐褥管制。而基于OPC-UA和PA-DIM的现场筑筑将能够直接与边沿网合以至上层体例创筑相干。当然这些新型现场筑筑还不会直接连入经过管制体例，更众的是举行现场安定坐褥和运营优化干系的数据监测。
第二阶段是一个过渡的经过，会逐渐的正在向来的根基前进行渐变，最终的方针当然要达成扫数的APL以及达成简单的通讯和叙，这个大概便是基于OPC-UA的，也便是基于IP的，语义也是最真切的并且使用最通常的。
第三阶段，也是通过技艺演进期望不妨抵达的最终方针，即不管是用于坐褥管制、亦或是用于诊断/运维，都是用联合的OPC-UA和联合的APL物理层，达成真正的盛开架构，以及无缝的新闻流。当然对待少少古板的现场筑筑，咱们照旧赓续让它保存和利用的，只是通过特定的网合来达成与APL汇集的维系和PA-DIM语义照射。
环球目前所倡始的工业4.0、工业物联网（IIoT）以及NAMUR盛开架构（NOA），都是合于数字化转型的观点。目前IT和OT侧都仍旧有成熟的技艺、产物和使用，怎么高效、准绳的将数字信号正在IT和OT间调解贯串、进一步抬高企业的坐褥力，是咱们必要来探索和探索的对象。FieldComm Group举动环球流程工业的技艺准绳倡始者，与环球领先的准绳化机合、筑筑缔制商以及用户企业同甘共苦，研制满意数字化转型所必要的工场坐褥经过新闻技艺并造成准绳，实现IP互联、语义互通的扫数数字化治理计划。
王骏，FieldComm Group（FCG）中邦区技艺总监，自2012年从此肩负FCG技艺（HART、FF和FDI等）正在中邦的推论和技艺接济，同时负担FCG环球技艺办事和产物注册认证工程师。出席FieldComm Group前，就职于上海工业主动化仪外探索院，负担高级工程师和产物司理，具有丰裕的智能仪外研发和现场使用体会。王骏先生具有主动管制学士学位和仪器仪外工程硕士学位。起原：学会秘书处
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