智慧製造2019.04.11

打通 OT - IT 間任督第二脈 ─ 通訊標準

飛飛

物聯網 軟體 雲端服務

無線電波是無線通訊的載體,而通訊內容的傳遞則有其一定的表達規則與格式,以便通訊兩端點的訊息,經由電子作為載體的傳輸後,仍能確保彼此發送與接收的通訊內容一致;這就好比我們的聲波透過空氣為載體傳遞,但以約定的聲調格式賦與相應的訊息意義,即所謂的語言,以傳達溝通我們彼此內心的想法。如此的傳輸格式即是所謂的 Communiation  Portocal 通訊標準(協定  / 協議)。

 

在物聯網遠景中,OT - CT - IT 層之間萬物聯網的載體共識正趨勢明朗化:5G 規格底定、從PAN 到 WAN 也正大勢漸現,然而下一階的挑戰才正要開始,即通訊標準。以 IIoT 工業物聯網為例,光是目前 OT 層的工控通訊標準就五花八門,不僅需克服同一條供應鍊內,不同產業現有機台設備內各式各樣的通訊標準,如:Interbus、CAN 等,還有各個品牌所可能建立的排他性作業環境需考量。此外,迎接統合 OT 層側重感測與短距傳輸的自動化工控、 IT 層顯然高量資訊承載與處理及其之後可能遠端上雲的兩大長久各自發展體系,更是眼前達成萬物聯網不得不面對梳理的要務。

 

在 OT 層的工控通訊協議方面,面對無線通訊突破性規格帶來的物聯目標,基於乙太網所發展的工業特性適用新標準已成為市場潮流;例如:工控通訊標準的優先考量為實時,因為機械設備的動態資訊主要來自機械作動,而機械作動自成規律,也最怕受干擾以致破壞其自動規律,實時收發各個機械設備的動態資訊,即成了機台之間自動協作的順暢關鍵。更由於乙太網本就是 IT 層商業慣用通訊標準,在面對物聯網所需建立 OT- IT 之間通訊傳輸通用格式時,工業用乙太網導向的通訊標準就顯得水到渠成。

EtherCAT 在這股物聯網興起局勢中遂漸展現其優勢,如今已成為業界最普遍採用的自動化相關通訊標準,尤為適用工業機器人相關流程。 近年來,EtherCAT 與 OPC UA 已相互認可彼此的互補性,宣布以工業 4.0 為目標結盟併肩發展。OPC 為互通性標準,以協助工業自動化與其他產業之間安全可靠的資料交換;其獨立平台可確保不同製造商設備之間無縫連結的資料流。OPC 中介資料交換的層級在 Clients - Servers 之間及 Servers - Servers 之間,內含即時資料、監控需警示與事件發生的狀況、取用歷史性資料等應用。OPC UA 則為可通用於各主要作業系統(如 : iOS、Linux 等)的新一代版本。

 

即時資料交換是機台間自動協作的重要關鍵。工業自動化涉及產線產能,最顧忌於干擾導致產線停擺,因此對即時的要求相對嚴苛,必須確保資訊及時傳遞到位,避免延誤後續協作機台的作動時機。EtherCAT可達微米級低延遲水準,並採取開放標準而不須經授權繁複程序,再加上其互通性也已銜接 OPC UA,將是迎接物聯網時代擔負垂直通訊間資訊交換的絕佳搭檔。

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飛飛
近來又聽聞駭人駭客事件。此些駭人的原因在於多起遭駭客入侵的事件中,其目標已轉為資訊設備製造商。過往駭客事件多半是單一使用者,如今則顯示駭客已將目標轉為提供眾多使用者設備與服務的供應端。
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飛飛
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工廠內有必要採用無線通訊技術嗎?

飛飛
在無線通訊正式進入物聯網規格商用化階段之後,工業物聯網也正面臨新時代到來前,新舊轉換的陣痛期。工廠環境一直以來都極具封閉特性,即使已經全面自動化的廠房,其數位資訊交換的網路也侷限於單一工廠內的機台總控,並透過 PC 工作站的人機介面型式控管,因此線纜式通訊也從來都是唯一選擇。特別是考慮到資訊安全層面,無論是確保產線動態流暢無干擾,或是作業機密性,再加上過往 4G 無線通訊規格最多僅限於人機介面此單一節點的可能應用,更顯得無線通訊無所必要。