工业通信网络是指在工业生产过程中,实现设备、系统、人员之间信息交换和数据传输的网络。工业通信网络是工业互联网的基础,也是工业数字化转型的关键。工业通信网络的发展经历了从现场总线技术、工业以太网技术到工业无线技术的三个阶段,不断提高了工业网络的性能、可靠性、安全性和智能化水平。
现场总线技术是最早出现的工业通信技术,主要用于设备之间的I/O数据传输和产线内部不同设备的数据交换。现场总线技术具有结构简单、成本低、实时性强等优点,但也存在协议多样、互通性差、扩展性有限等缺点。目前,常见的现场总线协议有PROFIBUS、CAN、DeviceNet等。
工业以太网技术是在传统以太网技术的基础上,针对工业环境和需求进行了改进和扩展的技术。工业以太网技术具有高速率、高带宽、高兼容性等优点,可以实现设备与网络统一语言,打通数据孤岛,做到数据的实时传输和交换。目前,常见的工业以太网协议有EtherCAT、Profinet、Ethernet/IP等。
工业无线技术是在无线通信技术的基础上,针对工业环境和需求进行了优化和创新的技术。工业无线技术具有布线简单、部署灵活、覆盖广泛等优点,可以实现设备和系统的全面连接,支撑移动应用和远程控制。目前,常见的工业无线技术有Wi-Fi、5G、LoRa等。
随着工业互联网的发展,工业通信网络也面临着更高的要求和挑战,需要实现设备网联化、联接IP化和网络智能化。设备网联化是指通过多种协议联网,如工业总线、以太、光、Wi-Fi、5G等,提高设备联网率和互通性。联接IP化是指基于IP等工厂内网,实现设备与网络统一语言,打通数据孤岛,做到数据的实时传输和交换。网络智能化是指通过自动优化提升体验、预测性维护、智能化安全防护等手段,提高网络配置及故障处理能力。
为了构建先进的工业通信网络,需要从多个方面进行创新和实践。首先,需要制定统一的标准和规范,促进不同厂商和平台之间的协同和互操作。其次,需要开发适应不同场景和需求的定制化解决方案,满足工业网络的多样性和复杂性。第三,需要加强工业网络的安全保障,防范各种内外部的威胁和攻击。第四,需要加强工业网络的管理和运维,实现网络的可视化、可控制、可优化。
工业通信网络是工业互联网的核心技术,也是工业数字化转型的重要支撑。通过构建先进的工业通信网络,可以实现工业资源泛在连接、数据高效流动、网络安全、实现数字化与智能化,为工业乃至产业的创新发展提供了实现途径,是第四次工业革命的重要基石。