中国移动研究院彭伟杰OT域(工业控制系统)设备层+控制层+监控层IT域(信息管理系统)管理层+企业层物理设备层IO、伺服、变频...现场控制层PLC过程监控层SCADA生产管理层MES运营决策层 ERP工业以太协议（Profinet, EtherCAT...），工业总线OPC，Modbus，...OPC，Modbus，...ISA-95 企业系统与控制系统集成标准现场控制层是工控系统的核心层，以PLC为主，是生产现场和上层企业信息系统数据流转的关键节点，同时也是当前工业控制生态的核心。工业控制系统的部署结构集中式部署 设备A远程IO站视觉检测 设备B远程IO站伺服站 设备C远程IO站工业边缘控制器工业以太某新能源汽车动力总成工厂集中+分布部署主PLC 设备A从PLC1 设备B从PLC2 设备C从PLC3 设备D从PLC4工业以太工业控制业务的分类主从PLC控制、远程遥控数采、智能化运动控制、高精协同控制车间/工厂侧边缘基座工厂侧边缘或企业云基座产线设备控制器强实时性业务弱实时性业务非实时性业务场景大类部署位置工业控制系统的发展现状工业控制系统是推动企业数字化转型和提升竞争力的核心，在电力、食品包装、装备加工、航空航天、交通运输、汽车制造等工业领域已被广泛应用工业控制系统面临的挑战及发展趋势控制能力工业2.0工业3.0工业4.020世纪30年代40年代50年代60年代70-80年代90年代21世纪仪表状态按回路运行按过程运行过程优化管控一体模拟模拟模拟监测仪表随着计算能力出现，将工控从模拟带入数字时代计算机出现（1946年）数字/模拟监督控制数字/模拟 设定值控制/直接数字控制 PLC出现（1969年）RS232,RS485离散IO连接G0.串行通信(kbps)数字/模拟 DCS出现（1975年）基于PC的控制器（1985年）Profibus,Modbus,CANopen,DeviceNet,ControlNet,Data HighWay...G1.现场总线时代(~10Mbps)数字现场总线数字 边缘计算概念出现 （2006年）DCS/PLC模拟单回路反馈控制器工业以太网Profinet,POWERLINK,Ethernet/IP,EtherCAT...G2.实时以太网时代(~100Mbps)5G,OPC UA over TSN,DetNet...G3.5G和确定性网络时代(Gbps)工控系统的问题和挑战异构系统互通难研发效率低软硬件复用难系统升级成本高控制算力不足智能应用落地难工控系统的发展趋势代码移植性差软件生命周期管理难•传统的工业自动化系统无法利用ICT新技术优势；•工控软件移植性差，阻碍企业的自主创新能力•工控系统异厂家升级，硬件和软件都不能复用•重新编程组态，额外增加投资和技术实施难度•异构系统间需协议转换，增加成本和系统复杂度，导致系统研发维护效率低•IT、OT间存鸿沟，融合难•视觉检测等应用对现场算力提出新的要求•智能制造的发展，正在驱动上层算力的差异化需求和扩张• 网络化• 开放化• 集中化• 智能化现有工控系统面临软硬件复用难、异构系统互通难、代码移植难等问题，在企业数智化转型中存在局限和挑战工业控制自动化技术正在向网络化、开放化、集中化和智能化方向发展确定性的网络、多层级算力设施、多元化融合平台，助力5G与工业控制系统融合发展运营商/专网CT设备行业应用行业设备云平台OT产业界：以PLC软硬件解耦和开放化协议促进新共识IT产业界：以边缘实时计算技术为抓手赋能新控制云平台行业设备行业应用网络CT产业界：以5G+工业互联网为契机探索新机遇运营商/专网算力设施行业应用行业设备CT设备确定性网络能力融通工控核心环节一网多用：业务隔离、带宽保障、数据安全多能供给确定可靠：分组通信、有界时延、超高可靠满足严苛需求算控融合平台承载多元化工控应用端侧接入：设备接入5G网络的中介，提供多样接入边侧多能：在网络接入的技术上，融合提供高性能的计算和存储云侧拓展：虚拟化的计算、存储和数据资源，扩展边端计算和存储能力多层级基础设施提供多样性算力基座多元融合：强实时、弱实时、大算力应用的融合便捷管理：业务灵活部署、跨层交互以及协同调度123产业主推工控系统演进趋势5G赋能工控系统三大价值5G与工控系统融合的价值多层多样的“算”确定可靠的“网”集中协同的“控”算网控协同管理层工控应用开放部署层•SIB9端资源边资源云资源•5G LAN•FRER•确定路由•……•5G TSN•工业总线/以太接入基座...
