演化vs革新 - 为什么工业以太网在工厂内部和外部逐渐演化

大家都听过关于物联网的热烈宣传。什么是物联网？我需要它吗？我的洗碗机在某一天会连接到互联网吗？新闻报道和社交媒体让人们对这项重大革新如何改变世界产生兴趣。尽管每台家电和设备都拥有一个IP地址的愿景非常令人激动，但它并不能让您通过手机登陆查看和控制每个工业面板仪表。但是，当工程师们已经开始使用串行通信的方式连接控制面板中的各种设备的时候，这些技术将在工业世界中开启一个新的网络连接时代。让我们回顾一下工业联网技术的演变过程以及当下它将如何助力行业发展。

演化压力

工业控制技术的发展始终与联网技术的发展息息相关。作为独立的控制面板制造商，红狮控制公司一度面临演化和开发能够与工厂中所有设备通信的控制面板的压力，包括PLC、驱动器、监控系统等。随着时间的推移，联网和通信已成为公司生存的必要条件。设备联网已经不仅仅停留在“联网挺好”的口头阶段，而成为让企业实现高效率和保持竞争力的必要手段。

互联技术发展的各个阶段

在工业联网发展的过程中，首先实现了同一控制面板中不同设备的通信。随后，联网技术演变为同一台设备中不同面板之间的通信，然后是一个车间中不同设备之间的通信，而现在，甚至不同的工厂都可以联网通信。TCP/IP传输协议和以太网物理通信介质的日益普及也推动了工业联网技术的发展，现在，不同地点之间已经拥有了经济、可靠的传输带宽，不管是通过有线通信还是无线通信技术，数据传输已经超越了空间的限制。

IPv4和IPv6编址

工业物联网技术的发展需要网络架构的支持。第4版互联网协议IPv4理论上只支持约40亿个地址，并预期将很快用完。为了应对这个挑战，IPv6互联网协议应运而生，它可以将IP地址空间大幅扩展。但目前IPv6并未广泛流行，为什么呢？在我看来，一方面是因为它比IPv4复杂很多；另一方面，人们发现了一种解决“网络地址危机”的方案，即网络地址转换 (NAT) 技术。NAT允许一个网络中的所有设备使用同一IP地址访问互联网或其它网络。因为网络中每一个设备无需独立IP地址就能够访问网络，所以NAT迅速流行起来。此外，NAT还允许反复使用同一IP地址。

然而，NAT不仅仅只是一个应急的解决方案，更是设计网络的一种正确方式。它隐藏了系统内部构成，只提供功能和特性供用户访问。在物联网时代，这种网络形式在用户层应用中非常重要，因为尽管给每台家电配置一个独立的IP地址，并可以通过互联网访问听上去很酷，但如果黑客通过网络调高您的冰箱温度并在凌晨3点打开您的电视，可能就没有那么开心了。在工业世界中，这种地址系统非常重要，好的系统设计要求具有独立性以确保网络安全。

下一步？安全网关

在工业世界中，系统的每层都需要安全网关。在控制面板中，一个设备可以与所有其它设备连接，并提供单一的连接点来安全地访问面板的内容。在我们的世界中，这种设备就是操作面板，因为它是通信的自然中心。带有两个以太网端口的人机界面 (HMI) 可提供NAT和网关服务，不仅可以在TCP/IP层操作，还可以在应用层操作，并且能够通过常见的工业通信协议集中来自多个数据源的数据。

传输至云端

我们还预测云技术将发挥重要作用，尽管这种应用超出了工厂层面。通过站点层级的网关建立连接云服务器的虚拟专用网络 (VPN)，消除站点对于可路由IP地址的需求。这在蜂窝式调制解调器中已经实现 – 在远程设备之间创建VPN连接，消除蜂窝网络限制接入站点的局限性。

互联技术的新领域

随着时间的推移，互联技术将不断演化，超越工厂的限制，并向网络架构和安全性提出新的挑战。但我们已拥有应对这些挑战的工具，早年我们的工程师在处理底层通信时面对的类似问题让我们开发了这些重要的工具。物联网是真实的未来，但它并非是在任何时间、任何地点访问任何信息，而是在必要时访问必要的信息。工业领域的实践表明，合适的通信架构将可确保这个目的的实现。

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