大家都聽過(guò)關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的熱烈宣傳。什么是物聯(lián)網(wǎng)？我需要它嗎？我的洗碗機(jī)在某一天會(huì)連接到互聯(lián)網(wǎng)嗎？新聞報(bào)道和社交媒體讓人們對(duì)這項(xiàng)重大革新如何改變世界產(chǎn)生興趣。盡管每臺(tái)家電和設(shè)備都擁有一個(gè)IP地址的愿景非常令人激動(dòng)，但它并不能讓您通過(guò)手機(jī)登陸查看和控制每個(gè)工業(yè)面板儀表。但是，當(dāng)工程師們已經(jīng)開始使用串行通信的方式連接控制面板中的各種設(shè)備的時(shí)候，這些技術(shù)將在工業(yè)世界中開啟一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)代。讓我們回顧一下工業(yè)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的演變過(guò)程以及當(dāng)下它將如何助力行業(yè)發(fā)展。

演化壓力

工業(yè)控制技術(shù)的發(fā)展始終與聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)。作為獨(dú)立的控制面板制造商，紅獅控制公司一度面臨演化和開發(fā)能夠與工廠中所有設(shè)備通信的控制面板的壓力，包括PLC、驅(qū)動(dòng)器、監(jiān)控系統(tǒng)等。隨著時(shí)間的推移，聯(lián)網(wǎng)和通信已成為公司生存的必要條件。設(shè)備聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)不僅僅停留在“聯(lián)網(wǎng)挺好”的口頭階段，而成為讓企業(yè)實(shí)現(xiàn)高效率和保持競(jìng)爭(zhēng)力的必要手段。

互聯(lián)技術(shù)發(fā)展的各個(gè)階段

在工業(yè)聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的過(guò)程中，首先實(shí)現(xiàn)了同一控制面板中不同設(shè)備的通信。隨后，聯(lián)網(wǎng)技術(shù)演變?yōu)橥慌_(tái)設(shè)備中不同面板之間的通信，然后是一個(gè)車間中不同設(shè)備之間的通信，而現(xiàn)在，甚至不同的工廠都可以聯(lián)網(wǎng)通信。TCP/IP傳輸協(xié)議和以太網(wǎng)物理通信介質(zhì)的日益普及也推動(dòng)了工業(yè)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在，不同地點(diǎn)之間已經(jīng)擁有了經(jīng)濟(jì)、可靠的傳輸帶寬，不管是通過(guò)有線通信還是無(wú)線通信技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸已經(jīng)超越了空間的限制。

IPv4和IPv6編址

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展需要網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的支持。第4版互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議IPv4理論上只支持約40億個(gè)地址，并預(yù)期將很快用完。為了應(yīng)對(duì)這個(gè)挑戰(zhàn)，IPv6互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議應(yīng)運(yùn)而生，它可以將IP地址空間大幅擴(kuò)展。但目前IPv6并未廣泛流行，為什么呢？在我看來(lái)，一方面是因?yàn)樗菼Pv4復(fù)雜很多；另一方面，人們發(fā)現(xiàn)了一種解決“網(wǎng)絡(luò)地址危機(jī)”的方案，即網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換 (NAT) 技術(shù)。NAT允許一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備使用同一IP地址訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)或其它網(wǎng)絡(luò)。因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)中每一個(gè)設(shè)備無(wú)需獨(dú)立IP地址就能夠訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)，所以NAT迅速流行起來(lái)。此外，NAT還允許反復(fù)使用同一IP地址。

然而，NAT不僅僅只是一個(gè)應(yīng)急的解決方案，更是設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)的一種正確方式。它隱藏了系統(tǒng)內(nèi)部構(gòu)成，只提供功能和特性供用戶訪問(wèn)。在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，這種網(wǎng)絡(luò)形式在用戶層應(yīng)用中非常重要，因?yàn)楸M管給每臺(tái)家電配置一個(gè)獨(dú)立的IP地址，并可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)聽上去很酷，但如果黑客通過(guò)網(wǎng)絡(luò)調(diào)高您的冰箱溫度并在凌晨3點(diǎn)打開您的電視，可能就沒(méi)有那么開心了 。在工業(yè)世界中，這種地址系統(tǒng)非常重要，好的系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求具有獨(dú)立性以確保網(wǎng)絡(luò)安全。

下一步？安全網(wǎng)關(guān)

在工業(yè)世界中，系統(tǒng)的每層都需要安全網(wǎng)關(guān)。在控制面板中，一個(gè)設(shè)備可以與所有其它設(shè)備連接，并提供單一的連接點(diǎn)來(lái)安全地訪問(wèn)面板的內(nèi)容。在我們的世界中，這種設(shè)備就是操作面板，因?yàn)樗峭ㄐ诺淖匀恢行摹в袃蓚€(gè)以太網(wǎng)端口的人機(jī)界面 (HMI) 可提供NAT和網(wǎng)關(guān)服務(wù)，不僅可以在TCP/IP層操作，還可以在應(yīng)用層操作，并且能夠通過(guò)常見(jiàn)的工業(yè)通信協(xié)議集中來(lái)自多個(gè)數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)。

傳輸至云端

我們還預(yù)測(cè)云技術(shù)將發(fā)揮重要作用，盡管這種應(yīng)用超出了工廠層面。通過(guò)站點(diǎn)層級(jí)的網(wǎng)關(guān)建立連接云服務(wù)器的虛擬專用網(wǎng)絡(luò) (VPN)，消除站點(diǎn)對(duì)于可路由IP地址的需求。這在蜂窩式調(diào)制解調(diào)器中已經(jīng)實(shí)現(xiàn) – 在遠(yuǎn)程設(shè)備之間創(chuàng)建VPN連接，消除蜂窩網(wǎng)絡(luò)限制接入站點(diǎn)的局限性。

互聯(lián)技術(shù)的新領(lǐng)域

隨著時(shí)間的推移，互聯(lián)技術(shù)將不斷演化，超越工廠的限制，并向網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和安全性提出新的挑戰(zhàn)。但我們已擁有應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)的工具，早年我們的工程師在處理底層通信時(shí)面對(duì)的類似問(wèn)題讓我們開發(fā)了這些重要的工具。物聯(lián)網(wǎng)是真實(shí)的未來(lái)，但它并非是在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)訪問(wèn)任何信息，而是在必要時(shí)訪問(wèn)必要的信息。工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)踐表明，合適的通信架構(gòu)將可確保這個(gè)目的的實(shí)現(xiàn)。