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東北大學(xué)吳志偉詳解工業(yè)PON“一網(wǎng)到底”:向下融合,向上賦能

http://m.sharifulalam.com 2024-06-21 10:58 來源:C114通信網(wǎng)

隨著工業(yè)4.0時(shí)代的到來,智能制造變得日益重要。在這個(gè)背景下,工業(yè)PON(無源光網(wǎng)絡(luò))傳輸技術(shù)作為一種創(chuàng)新的通信解決方案,正逐漸成為推動(dòng)智能制造發(fā)展的重要力量。

今天下午,由CIOE、C114與中國電信(601728)股份有限公司研究院共同合作主辦的“工業(yè)PON技術(shù)研討會(huì)”,作為2024中國高質(zhì)量發(fā)展論壇的第五場(chǎng)線上論壇順利舉行。東北大學(xué)副教授吳志偉在主旨報(bào)告中分析了現(xiàn)有工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的不足,介紹了“一網(wǎng)到底”的工業(yè)PON控制網(wǎng)絡(luò)解決方案,即利用工業(yè)PON作為工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)連接架構(gòu),向下融合底層控制網(wǎng)絡(luò),向上賦能智能控制。

工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)需求和演進(jìn)

吳志偉介紹,典型的工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)架構(gòu)為金字塔結(jié)構(gòu),主要包括上層的企業(yè)資源計(jì)劃ERP,中間層的制造執(zhí)行系統(tǒng)MES,以及下層由車間級(jí)監(jiān)控、基礎(chǔ)回路控制和生產(chǎn)過程所組成的PCS。

而傳統(tǒng)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)主要采用“兩層三級(jí)”的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),其中,“兩層”是指IT網(wǎng)絡(luò)和OT網(wǎng)絡(luò),“三級(jí)”是指工廠級(jí)、車間級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)。

吳志偉指出,當(dāng)前的工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)存在兩大問題:一是對(duì)人的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)依賴程度較高,無法實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)全流程的優(yōu)化決策;二是PLC/DCS管控系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)工業(yè)大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的工業(yè)智能算法。

而工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的行業(yè)需求,一方面是面向智能化系統(tǒng)的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)體系與解決方案,支撐傳統(tǒng)以PLC/DCS為核心的自動(dòng)控制系統(tǒng)向智能化控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型,另一方面是實(shí)現(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò)從“兩層三級(jí)”向“一網(wǎng)到底”的演變。

面向工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)如何實(shí)現(xiàn)多協(xié)議下的工業(yè)大數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通,工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)如何支撐數(shù)據(jù)價(jià)值深入挖掘,工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)如何實(shí)現(xiàn)異構(gòu)工業(yè)大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的閉環(huán)智能控制等挑戰(zhàn),吳志偉提出“一網(wǎng)到底”的工業(yè)PON控制網(wǎng)絡(luò)解決方案。

基于PON的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)解決方案

吳志偉介紹,基于工業(yè)PON的新型工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)解決方案總體架構(gòu)分為端、邊、云三個(gè)方面。其中,端側(cè)進(jìn)行生產(chǎn)過程控制和工況感知;邊側(cè)是數(shù)據(jù)傳輸?shù)鬃诠I(yè)PON構(gòu)建算網(wǎng)融合系統(tǒng);云側(cè)進(jìn)行工業(yè)大數(shù)據(jù)匯聚和智能決策控制。

吳志偉進(jìn)一步介紹,基于工業(yè)PON的新型工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)思路是“一網(wǎng)到底”,首先是要實(shí)現(xiàn)工業(yè)大數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通,將PON內(nèi)化為工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)連接架構(gòu);其次是網(wǎng)絡(luò)的確定性傳輸能力增強(qiáng),PON向下融合底層控制網(wǎng)絡(luò);另外,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與控制一體化,PON向上賦能智能控制??刂乒δ艿脑O(shè)計(jì)思路是能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)行工況智能感知、生產(chǎn)要素預(yù)測(cè)與回溯、高性能控制;以及人機(jī)互動(dòng)與協(xié)作的智能優(yōu)化決策、智能自主控制等。

其關(guān)鍵技術(shù)包括用于閉環(huán)控制的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)連接架構(gòu),以及工業(yè)控制場(chǎng)景的適配能力。例如,具有確定性數(shù)據(jù)傳輸功能的網(wǎng)絡(luò)技術(shù),保證在設(shè)計(jì)者確定的采樣周期內(nèi)完成智能

建模與智能優(yōu)化決策算法所涉及的數(shù)據(jù)采集、傳輸與處理;PON面向工業(yè)以太網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)總線的承載技術(shù),實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的兼容。現(xiàn)有工業(yè)PON架構(gòu)基礎(chǔ)上的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)統(tǒng)一連接架構(gòu)模式;現(xiàn)場(chǎng)總線、工業(yè)以太網(wǎng)、工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)等多類型網(wǎng)絡(luò)協(xié)議統(tǒng)一接入組網(wǎng)的協(xié)議棧、功能模塊、信息庫、程序和接口調(diào)用方法等。

吳志偉以基于工業(yè)PON的電熔鎂砂生產(chǎn)過程為例,有賴于該解決方案,電熔鎂砂產(chǎn)品的單噸能耗降低4%,產(chǎn)量提高5%,提高了企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。未來,隨著技術(shù)的不斷成熟和創(chuàng)新,預(yù)計(jì)工業(yè)PON將更加強(qiáng)大,能夠更好地服務(wù)于智能制造領(lǐng)域,推動(dòng)工業(yè)自動(dòng)化和數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

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