工业4.0下的IT网络与OT网络

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随着“中国制造2025”的深入推进，制药行业以手工为主的传统生产方式正在被以“工业4.0

”为核心的自动化生产方式逐步替代。

为了实现生产自动化，很多制药企业都引入了由PLC（可编程逻辑控制器

）控制的自动化生产设备和相关的自动化生产系统

。用来连接各个自动化生产设备和生产系统的生产网络一般被称为OT（Operation Technology）网络。

一般来说，OT网络由工程部（自动化工程师

或设备工程师）负责搭建，自动化生产设备都放置在OT网络。但是很多生产系统却需要在通用服务器上运行，放置在IT机房内，甚至需要访问IT网络、Internet，或需要IT人员帮忙进行生产系统的数据备份

。

基于以上的需求，越来越多的OT网络需要与IT网络进行互联。但是IT人员对OT网络并不了解，同时OT人员对IT网络并不了解，这就造成很多沟通上的瓶颈，影响项目的最终实施。

Decentralized Peripherals” 即 “分散式外围设备”，在工业自动化领域有重要意义，以下是详细介绍：

一、基本概念

在工业控制系统中，分散式外围设备是指那些分布在生产现场各个角落、执行特定功能的设备，例如传感器（如温度传感器、压力传感器）、执行器（如电机、阀门）、远程 I/O 模块等。这些设备通常不集中放置，而是根据生产流程和工艺要求，分散在不同的位置。

二、在 PROFIBUS - DP 中的应用

高速通信
- PROFIBUS - DP（Decentralized Peripherals 是其全称中的一部分）主要用于实现设备级控制系统与分散式外围设备之间的高速通信。例如在自动化生产线上，中央 PLC（可编程逻辑控制器）作为主站，需要快速地与众多分散的传感器和执行器进行数据交换。其数据传输速率可高达 12 Mbps，能够满足对实时性要求较高的控制应用，确保控制指令能够及时准确地传达到各个外围设备，同时外围设备的数据（如传感器测量值）也能迅速反馈给主站。
主从结构
- PROFIBUS - DP 采用主站 - 从站的通信模式。主站（如 PLC）控制总线，它会按照一定的顺序依次与各个从站（即分散式外围设备）进行通信。主站向从站发送控制指令，例如让电机启动、停止或调节转速，让阀门打开或关闭一定角度等；同时，主站也会读取从站反馈的数据，如传感器测量的温度、压力、位置等参数。
轮询通信
- 在这种通信模式下，主站通过轮询的方式与从站通信。主站会逐个询问从站是否有数据需要发送或者是否准备好接收新的指令。例如，在一个汽车装配生产线上，有大量的电动螺丝刀、焊接机器人等设备作为从站，主站 PLC 会快速地依次轮询这些设备，确保每个设备都能正常工作，并且根据生产流程的需要及时调整设备的工作状态。

西门子 S7 - 300/400 系列的 MPI（Multi - Point Interface）总线
- 特点：
  - MPI 是西门子公司为其 S7 - 300 和 S7 - 400 系列 PLC 设计的一种低成本、简单的通信接口。它采用主从协议，数据传输速率可达 187.5 kbps。
  - 可以实现 PLC 与编程器、操作员面板、其他 PLC 等设备之间的通信。例如，在一个小型自动化生产车间，使用 S7 - 300 系列 PLC 控制生产设备，通过 MPI 总线可以方便地将编程器连接到 PLC 上进行程序下载和调试操作。
- 应用场景：
  - 主要应用于西门子自动化系统内部，用于设备调试、运行监控等短距离通信场景。在一个西门子自动化控制的小型生产单元中，如包装生产线，通过 MPI 可以实现 PLC 对现场设备（如电机、传感器）的控制和数据采集。
- ABB 的现场总线技术 - PROFIBUS - DP 解决方案（在 ABB 设备中应用）
  - 特点：
    - ABB 许多自动化设备支持 PROFIBUS - DP 协议，这使得它们能够很好地融入以 PROFIBUS - DP 为基础的工业自动化网络。在这种情况下，ABB 设备作为从站，可以与其他品牌或同品牌支持该协议的主站设备（如 PLC）进行高速通信。通信速率可高达 12Mbps，能够满足实时性要求较高的工业应用场景。
    - 例如，ABB 的变频器通过 PROFIBUS - DP 接口，可以接收来自主站 PLC 的速度控制指令，同时将自身的运行状态（如电流、频率等参数）反馈给主站。这种通信方式能够精确地控制电机的运行，并且可以实现多个设备的协调运行。
  - 应用场景：
    - 在工业自动化生产线上，如造纸、印刷、纺织等行业，ABB 的电机驱动器和变频器通过 PROFIBUS - DP 与控制系统连接，实现对生产设备速度的精确控制。在印刷机中，不同单元的电机需要精确同步运行，ABB 的设备通过 PROFIBUS - DP 可以接收来自控制系统的同步控制指令，确保印刷质量和生产效率。