工业4.0的系统级设计注意事项

　　工业4.0的实现很可能需要10年甚至20年的时间，但已经在影响着形形色色的系统设计。图1所示的自动化过程表明，当我们迈向工业4.0时，必须实现三方面关键设计。

　　图1.工业4.0正在推动三方面的基础工业系统要求：分布式计算和控制、普适感测、认证和安全系统。

　　分布式计算和控制——已经起步的一个关键趋势是计算和控制系统的本地化。为提高复杂组装线的灵活性，减小控制延迟并缓解主plc的处理压力，要求分布式控制。下一代工厂中，这将变得越来越普及。PLC的尺寸将继续缩小，处理I/O通道数量不断增加，包括模拟和数字。PLC将不得不支持各种不同的I/O协议，包括新协议，例如IO-Link标准。

　　无所不在的传感器——如何处理各个传感器？工业4.0的基本前提是共享制造数据，但这意味着必须首先收集不断增长的数据量。海量数据来自于传感器系统数量的爆炸式增长，包括工厂及过程设备内，并遍布于整个远端操作。即使过程参数不影响用户现在的控制算法，但也必须收集其数据，以供将来使用。可以预期，当今云端运行算法的快速、爆炸式创新最终可能“再创”古老的过程参数，以预测重要的系统故障机理。工业领域常用于描述感测方案快速增长的一个词叫“普适感测”。

　　认证安全——最后，通过互联网协议将所有传感器、控制系统和执行器连接在一起，以支持“大”数据分析，毫无疑问会增加安全性方面的担忧。相当多的设备是通过软件防火墙和安全交换机/网关解决工业安全性的，但安全问题不仅局限于这些通信入口，也涉及到硬件本身。纵深防御新标准要求终端设备网络(例如本例中讨论的传感器和PLC)经过安全认证。这种广泛的软件和硬件安全对系统设计具有直接的系统级影响。