作為一名工業自動化領域的從業人員，我目睹了工業4.0在一天內以不同的形式出現在我的身邊：媒體覆蓋、用戶會議，以及其它與包括工程師和CEO在內的所有人的對話。不過，目前大多數與之相關的書籍和出版物使我更加困惑，而并沒有告訴我其中的原因。在這篇博文中，我想要與你分享我對于工業4.0框架執行的一些真實想法—以及到底是什么原因使工業4.0的成功部署變得如此漫長。

誰需要用到工業4.0，它到底是何方神圣？

在制造業擁有競爭力需要對生產工藝的不斷改進和提升。制造商可以使用信息技術 (IT) 來大幅提升效率和靈活性。對于產品生命周期透明且實時的了解可以幫助制造商構建工業4.0框架的骨干。在大數據云中運行分析有助于改進這一過程。

這個高級描述提出了一個關鍵問題：

• 有必要將來自現場級的所有數據都存儲在大數據云中進行分析嗎？

對于來自生產車間的輸入/輸出 (IO) 數據的處理對于大數據分析來說太快了。圖1顯示了周期時間內的處理級。工廠自動化中使用的工業通信和控制會受到低至31.25μs的周期時間的影響。產品和設備的位置數據每10μs捕捉一次。過采樣電流測量甚至會低于1μs的采樣周期。電流測量和位置測量的快速傅里葉變換 (FFT) 分析（用于諧波檢測）只可以在本地執行。現場內實時應用的智能化保留在I/O器件內部，并不在大數據云內進行處理。

圖1：工廠自動化內的智能化

分布式智能的主要原因在于缺乏IT的實時確定性通信。標準以太網和無線以太網是“盡力而為”式通信，而無法保證網絡內的實時傳送。以太網協議預見到了數據在預計的時間窗口內無法送達情況下的數據重傳。我們都遇到過互聯網的運行低于預期速度的情況。這個互聯網的不確定性運行狀態需要將實時通信與現場級控制，以及基于IT的通信分離開來。

工業4.0網關是真實存在的

工業4.0網關用制造過程的更高層功能將現場級的很多專有接口連接在一起。基于IT的通信的任何一個訪問點需要諸如開放式平臺通信統一架構 (OPC UA) 的通信標準，這個架構具有透明和安全機器間通信所需要的全部組件。雖然實時以太網用少于100ns的抖動將I/O同步，IT級上的通信具有數秒范圍內的同步準確性。

為了觀察整個工廠生產系統內的事件，毫秒范圍內的時間戳精度能夠很好地滿足需要。在工廠和其它產品生命周期要素的范圍內，實時是以秒為單位的。

圖2給出了一個基于Sitara? AM57x處理器的工業4.0網關示例。它具有將制造及生產廠房與生產過程的更高級功能連接在一起所需要的全部元件。

圖2：工業4.0網關

對于工廠自動化來說，將所有傳感器數據傳送到云端是不適用的。為了避免擁塞，需要進行數據到目標的轉換，而工業4.0網關是IT訪問制造過程信息的關鍵元件。

直接訪問現場級數據需要互聯網能夠實時進行服務質量控制。一個被稱為時間敏感網絡互連的全新以太網標準正在增加更多的實時功能。

我很想知道，當它能夠對機器進行實時控制時，我們將會怎么稱呼這個工業以太網呢？還將其稱為工業4.0嗎？

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其它資源：

• 如果你無法參加IPC Drives 2015的話，請下載現場演示材料。

• 觀看一部特別介紹工業4.0網關，在SPS 2015上播放的視頻。

• 下載可編程邏輯控制 (PLC) 或工業通信解決方案指南。

• 如果你正在參加本月于紐倫堡舉辦的嵌入式世界展覽，請在我們的展位前稍作停留，觀看這部現場演示，并在展廳5，第385號展位內與我們的專家們聊一聊。