现场总线PPT

工业4.0需要怎样的现场总线？
无论是工业4.0还是物联网，要实现智能生产和 万物相连的美好愿景，都需要设备和服务端之间具有高 度联网和强大的通信能力，而高速、高效、安全的现场 总线是智慧工厂的基本保障。“传统的以太网在硬实时 通讯方面往往存在着三个主要问题，带宽利用率不高、 堆栈和交换机延迟。EtherCAT(以太网控制自动化技术) 因为采用了独特的数据处理方式 ‘On the fly’，突 破了传统以太网技术的性能局限。 “On the fly”的 运行机制能保证数据的高效率传输。数据帧在网络传输 的同时，每个节点读取帧中寻址到该节点的数据，并将 需要交换的数据写入帧。这种方式的带宽利用率很高， 且无需采用交换机或集线器。通过这种数据处理方式， 可以实现高效过程数据传输并使以太网数据有效率接近 100%，从而用最佳的带宽利用率获得最高的性能。
工业4.0与现场总线
演说人： 王相怡
目 录
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工业4.0的介绍 现场总线和现场总线控制系统 2016年工业4.0技术动向 现场总线和现场总线控制系统的定义
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工业4.0需要怎样的现场总线
1.工业4.0的介绍
工业4.0是德国政府提出的一个高科技战略计划。该项目由德国 联邦教育局及研究部和联邦经济技术部联合资助，投资预计达2亿欧元。 旨在提升制造业的智能化水平，建立具有适应性、资源效率及人因工程 学的智慧工厂，在商业流程及价值流程中整合客户及商业伙伴。其技术 基础是网络实体系统及物联网。 德国所谓的工业四代(Industry4.0)是指利用物联信息系统 (Cyber-Physical System 简称CPS)将生产中的供应，制造，销售信息 数据化、智慧化，最后达到快速，有效，个人化的产品供应。 工业4.0已经进入中德合作新时代，中德双方签署的《中德合 作行动纲要》中，有关工业4.0合作的内容共有4条，第一条就明确提出 工业生产的数字化就是"工业4.0"对于未来中德经济发展具有重大意义。 双方认为，两国政府应为企业参与该进程提供政策支持。
现场总线和现场总线控制系统的定义
现场总线是顺应智能现场仪表而发展起来的一种开放型的数字通 信技术，其发展的初衷是用数字通信代替一对一的I/O连接方式，把 数字通信网络延伸到工业过程现场。根据IEC和美国仪表协会ISA的定 义，现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输 、多分支结构的通信网络，它的关键标志是能支持双向、多节点、总 线式的全数字通信。 随着现场总线技术与智能仪表管控一体化(仪表调校、控制组态、 诊断、报警、记录)的发展，这种开放型的工厂底层控制网络构造了 新一代的网络集成式全分布计算机控制系统，即现场总线控制系统( 简称FCS)。FCS作为新一代控制系统，采用了基于开放式、标准化的 通信技术，突破了DCS采用专用通信网络的局限;同时还进一步变革了 DCS中"集散"系统结构，形成了全分布式系统架构，把控制功能彻底 下放到现场。 简而言之，现场总线将把控制系统最基础的现场设备变成网络节 点连接起来，实现自下而上的全数字化通信，可以认为是通信总线在 现场设备中的延伸，把企业信息沟通的覆盖范围延伸到了工业现场。
： 一是智能工厂，分为两种，第一种是传统的工厂转型成智能工厂，第二种是一出生就是智能工厂； 二是解决方案公司，为制造业公司提供智能工厂顶层设计、转型路径图、软硬件一体化实施的工业 4.0解决方案公司。 三是技术供应商，包括工业物联网、工业网络安全、工业大数据、云计算平台、MES系统。除这三 类以外，虚拟现实、人工智能、知识工作自动化等技术供应商也会面临巨大的发展前景。
【解决方案】包括软件硬件。
软件有工业物联网、工业网络安全、工业大数据、云计算平台、MES系 统、虚拟现实、人工智能、知识工作自动化等；硬件是工业机器人（包括 高端零部件）、传感器、RFID、3D打印、机器视觉、智能物流(AGV)、 PLC、数据采集器、工业交换机等。
这是一次巨大的产业革命，错过了工业4.0也就错过了这个时代！谁最 终赢得第四次工业革命主导权？第四次工业革命以2013年德国汉诺威为标 志，宣布这一轮工作革命以智能制造为核心。
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• 工业4.0有哪些特点？
• 互联：互联工业4.0的核心是连接，要把设备、生产线、工厂、供应 商、产品和客户紧密地联系在一起。 • 数据：工业4.0连接和产品数据、设备数据、研发数据、工业链数据 、运营数据、管理数据、销售数据、消费者数据。 • 集成：工业4.0将无处不在的传感器、嵌入式中端系统、智能控制系 统、通信设施通过CPS形成一个智能网络。通过这个智能网络，使人 与人、人与机器、机器与机器、以及服务与服务之间，能够形成一个 互联，从而实现横向、纵向和端到端的高度集成。
• 创新：工业4.0的实施过程是制造业创新发展的过程，制造技术、产 品、模式、业态、组织等方面的创新，将会层出不穷，从技术创新到 产品创新，到模式创新，再到液态创新，最后到组织创新。 • 转型：对于中国的传统制造业而言，转型实际上是从传统的工厂，从 2.0、3.0的工厂转型到4.0的工厂，整个生产形态上，从大规模生产 ，转向个性化定制。实际上整个生产的过程更加柔性化、个性化、定 制化。这是工业4.0一个非常重要的特征。
2016年工业4.0技术动向
制造业和库存管理正向着智能化过渡。例如低功耗连 接、嵌入式处理和嵌入式感测等推动智能化过渡的技术已 经在提供低功耗、智能网络互联感测解决方案等领域取得 了巨大进步。然而，为了实现工业4.0更加广泛和快速的 部署，安全性和可靠性才是最值得关注的问题。诸如湿度 、温度和压力感测等多模式感测解决方案经常被集成在许 多工业和楼宇自动化系统中。从延长电池使用寿命到最终 的能量采集，超低功耗是关键所在。正是因为有了高效的 电源管理和信号链技术，我们才得以实现少于1微瓦的待 机功率以及低于100nA的睡眠模式电流。包括模拟和数字 信号处理器在内的集成式超声波和毫米波感测解决方案能 够在流量计量、诊断和很多其它工业应用中提供全新的多 模式功能
什么是工业4.0？
“互联网+制造”就是工业4.0。“工业4.0”是德国推出的概念， 美国叫“工业互联网”，我国叫“中国制造2025”，这三者本质内容 是一致的，都指向一个核心，就是智能制造。
2015年中国有几个概念非常火，第一是大众创业、万众创新，第 二就是工业4.0，第三个就是“互联网+”。“互联网+”是巨大无比 的概念，“互联网+”里面有“互联网+金融”叫做互联网金融、“互 联网+零售”、“互联网电子商务”，而“互联网+制造”就是工业 4.0。它将推动中国制造向中国创造转型，所以很多人说，工业4.0是 整个中国时代性的革命。
中国为什么选择德国标准？
第一，中国政府认为，德国路径比美国路径更容易实现；第二，美国的工业空心 化严重。IT公司出现工业4.0挑Leabharlann Baidu大，缺少基础设施的落地，德国工业技术雄厚，是生 产制造基地，生产设备供应商加IT业务解决方案提供商。在第四次工业革命的战略选 择上，中国政府的策略是，紧盯新一轮产业发展的潮流，选择工业4.0，推出中国版的 中国制造2025，寻找机会弯道超车，后发先制。
在未来的工业4.0时代，软件重要还是硬件重要，这个答案 非常简单：软件决定一切，软件定义机器。所有的工厂都是软 件企业，都是数据企业，所有工业软件在工业4.0时代，是至 关重要的，所以说软件定义一切。
工业时代4.0这条路刚刚开始，但给了我们大概的方向，未来企业 会变成数据的企业、创新的企业、集成的企业、不断快速变化的企业。 对于整个制造业来说，这是一个巨大的颠覆，称之为工业革命，是毫不 为过的。
工业4.0是一个全新的时代，一期刚刚开始，预计要30到50年的时间 发展引进，按照国家工信部部长所说：德国是从工业3.0串联到工业4.0， 中国是2.0、3.0一起并联到4.0。 工信部和中国工程院把中国版的工业4.0的核心目标定义为智能制造 ，这个词表述非常准确。由智能制造再延伸到具体的工厂而言，就是智能 工厂。智能制造、智能工厂是工业4.0的两大目标。
德国政府所定义的德国工业4.0，由一个信息，一个网络，四大主题、 三项集成、八项计划组成的框架机构。德国政府提出工业4.0整体框架有很 多地方和中国的实际国情不同，操作上面还有一定的距离。
第四次工业革命延续时间大概为30到40年，所以说工业4.0、移动互 联网对中国工业的颠覆、再造和融合，才刚刚开始。第四次工业革命的本 质是主导这个世界未来的工业标准之争，是由德国和美国按照自己的逻辑 路径、表述方法来进行推进。 美国提出了工业互联网标准，希望关注设备互联、数据分析、以及 数据基础上对业务的洞察，他们对传统工业互联网互联互通，其关注点在 大数据和云计算。 德国提出工业4.0，拥有强大的机械制造技术，嵌入式以及控制设 备的先进设备和能力，德国很关注生产过程智能化和虚拟化的深刻改变。 可以看到，美国工业互联网和德国工业4.0，实施路径和逻辑相反 ，但是目标一致。美国是以GE公司、IBM这些公司为支持，侧重于从软件 出发打通硬件；德国是以西门子、库卡、SAP这些公司为主导，希望可以 从硬件打通到软件。无论从软到硬，还是从硬到软，两者的目标是一致的 ，就是实现智能制造，实现移动互联网和工业的融合。
内涵： "工业4.0"概念包含了由集中式控制向分散式增强型控制的基本模 式转变，目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的 生产模式。在这种模式中，传统的行业界限将消失，并会产生各种新 的活动领域和合作形式。创造新价值的过程正在发生改变，产业链分 工将被重组。 德国学术界和产业界认为，"工业4.0"概念即是以智能制造为主 导的第四次工业革命，或革命性的生产方法。该战略旨在通过充分利 用信息通讯技术和网络空间虚拟系统-信息物理系统相结合的手段， 将制造业向智能化转型。 “工业4.0”项目主要分为三大主题: 一是"智能工厂"，重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布 式生产设施的实现; 二是"智能生产"，主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及 3D技术在工业生产过程中的应用等。该计划将特别注重吸引中小企业 参与，力图使中小企业成为新一代智能化生产技术的使用者和受益者 ，同时也成为先进工业生产技术的创造者和供应者; 三是“智能物流"，主要通过互联网、物联网、物流网，整合物流资 源，充分发挥现有物流资源供应方的效率，而需求方，则能够快速获 得服务匹配，得到物流支持。
• 工业4.0有哪些技术支柱？
工业4.0九大技术支柱包括工业物联网、云计算、工业大数据、工业机器人、 3D打印、知识工作自动化、工业网络安全、虚拟现实和人工智能。这九大支柱中 会产生无数的商机和上市公司。
哪类公司最有前景
结合中国工业现状来看，工业智能化认为未来十年，中国工业4.0领域将有充足发展的三类公司有