大家好，我是小智，智能製造之家號主~
前面我們講了PROFINET、ETHERNET/IP、ETHERCAT、OPCUA、Modbus TCP..........
也從頂層的ERP、 PLM 說到了中間層的MES/MOM、 SCADA，再到底層的 PLC，傳感器.........
我們還分析了TCP協議，西門子S7協議等等
也正是由上面的各種協議，各種系統，各種網絡方式，構成了整個工廠網絡，今天我們來聊一聊工業網絡連接的兩層與三級，本次內容主要有：
01 工業領域網絡連接的現狀
02 工業網絡連接的兩層三級
03 工業網際網路將IT與OT融合
04 結語
01 工業領域網絡連接的現狀
工業領域內已廣泛存在各種網絡連接技術，這些技術分別針對工業領域的特場景進行設計，並在特定場景下發揮了巨大作用和性能優勢，但在數據的互操作和無縫集成方面，往往不能滿足工業網際網路日益發展的需求。
1、工業的IT網絡
我國工廠的IT網絡，主要指的是基於網際網路的網絡應用。IT網絡由管理業務數據、支撐管理流程的技術、系統和應用程式組成。這些管理的應用程式包括ERP、MES、EAM、WMS等。這都屬於典型的工業企業的IT網絡。
2、工業的OT網絡
OT網絡是由管理生產資產、保持順暢運營的技術、系統和應用程式組成。這些管理的應用程式包括PLC、PCD、SCADA、SIS、數據歷史和網關等等。這都屬於典型的OT網絡。
02 工業網絡連接的兩層三級
二、工業網絡連接的兩層三級
IT網絡和OT網絡，在工業網際網路之前是分屬不同的管理者管理，IT通常報告給CIO(Chief Information Officer首席信息官），而OT通常報告給COO（ Chief Operating Officer營運長），這樣IT和OT在一個企業內就成了兩張皮。
工業網際網路按我國的說法「兩化融合」，就是要將IT（信息化）和OT（工業化）這兩化融合，並且國家早在2008年就將工業部和信息產業部合二為一，成立了工業和信息化部。筆者不知道有多少人知道這兩個部為什麼要這麼合併？反正當時身處IT的筆者對此很迷惑，內心腹誹了許久，當時想，就是合併文化部也比工業部靠譜呀，畢竟文化也是信息的產物呀。扯遠了，不過後來知道了積極響應國家號召是沒錯的，國家的考量都是具有深遠意義的。
工廠內網絡呈現「兩層三級」「兩層」是就是指以上所述的「IT 網絡」和「OT 網絡」兩層
技術異構的網絡；「三級」是指根據目前工廠管理層級的劃分，網絡也被分為「現場級」、「車間級」、「工廠級/企業級」三個層次，每層之間的網絡配置和管理策略相互獨立。
1、工廠內網絡三個層級的網絡連接
（1）現場級網絡連接
工業現場總線被大量用於連接現場檢測傳感器、執行器與工業控制器。近年來，雖然已有部分支持工業乙太網通信接口的現場設備，但仍有大量的現場設備依舊採用電氣硬接線直連控制器的方式連接。在現場級，無線通信只是部分特殊場合被使用，存量很低。這種現狀造成工業系統在設計、集成和運維的各個階段的效率，都受到極大制約，進而阻礙著精細化控制和高等級工藝流程管理的實現。
（2）車間級網絡連接
車間級網絡通信主要是完成控制器之間、控制器與本地或遠程監控系統之間，以及控制器與運營級之間通信連接。這部分主流是採用工業乙太網通信方式，也有部分廠家採用自有通信協議進行本廠控制器和系統間的通信。當前已有的工業乙太網，但不同工業乙太網協議間的互聯性和兼容性限制大規模網絡互聯。
（3）工廠級網絡連接
工廠級的網絡IT 網絡通常採用高速乙太網以及TCP/IP進行網絡互聯。
2、工廠內網絡連接的問題
問題一：「兩層三級」網絡架構嚴重影響著信息互通的效率
隨著大數據分析和邊緣計算業務的對現場級實時數據的採集需求，OT 網絡中的車間級和現場級將逐步融合（尤其在流程行業），同 時 MES 等信息系統向車間和現場延伸的需求，推動了 IT 網絡與OT 網絡的融合趨勢。
問題二：傳統工業網絡依附於控制系統
傳統工業網絡基本上依附於控制系統，主要實現控制閉環的信息傳輸，而新業務對工業生產全流程數據的採集需求，促使工廠內網絡將控制信息和過程數據的傳輸並重。
問題三：三層兩級架構中間仍是隔離的
為了信息安全，IT和OT兩層之間會採用物理防火牆隔離，甚至在OT內部即現場和車間還採用一層物理割裂，這導致現在工廠中網際網路僅用於商業信息交互，企業信息網絡難以延伸到生產系統，大量的生產數據沉澱、消失在工業控制網絡。
03 工業網際網路將IT與OT融合
隨著物聯網、傳感技術、雲計算、大數據等的發展，OT與IT技術的融合正在不斷深入。傳統模式下，出於安全性考慮，工廠自動化設備是被隔離保護起來的。而IT技術的發展，使得對自動化設備的數據採集、分析、存儲開始向外部轉移，如轉移到各種工業網際網路平台。近幾年，工業網際網路平台逐漸向雲端發展，也被更多的工業企業接受。通過工業物聯網平台，IT與OT在工業領域的邊界變得模糊，逐步走向深入融合。
工業網際網路把整個工業系統連接起來，實現數據在這些設備及系統之間流動，實現為人、機、物全面互聯，促進各種工業數據的充分流動和無縫集成，通過網絡化，圍繞生產經營，形成一個系統化的智能體系。
工業網際網路解決IT和OT融合，具備以下功能:
1、識別、驗證和連接所有設備和機器
系統內的所有設備，無論是在工廠內還是在現場，都應得到確認。只有經過批准的設備和系統才能相互通信。這將減少黑客攻擊、將不受信任的設備插入網絡以及減少對任何系統或機器的不受信控制等風險。
2、安全性
加密IT與OT設備之間的所有通信，將確保中繼數據的保密性。
3、數據完整性
確保從這些系統生成的數據的完整性，是一個高度優先事項。雖然智能分析是採用IIoT的主要驅動因素，但如果數據不準確，這些都是毫無價值的。啟用這些軟體和固件的遠程升級將有助於確保它們的完整性。
04 結語
工業網際網路，打破了企業內部的信息孤島，實現數據的跨系統互通，促進各種工業數據的充分流動和無縫集成，在物聯網、傳感技術、雲計算、大數據等新技術的使能之下，實現製造業的自動化、數字化和智能化。
本文來源：CSDN，作者：物聯研究
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