工业4.0与嵌入式系统
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  工业4.0概念下的智能工业系统中有大量的电子控制装置,它们都是嵌入式系统,比如今天我们谈论得很多的工业机器人,其中的高性能控制器就是一个很复杂的嵌入式系统,工厂自动化中大量使用的PLC也是一种嵌入式系统。在德国联邦教育研究部工业4.0工作组的实施工业4.0攻略的建议的报告中多次提到嵌入式系统,比如在摘要部分有这样的描述:功能强大的、自主的微型计算机(嵌入式系统)正越来越多地相互间或与互联网以无线方式互联。这正在导致引起实体物理世界与虚拟网络世界(cyber space)以虚拟网络实体物理系统(CPS)的方式相融合。继2012年推出新的互联网协议IPv6,现在已经有足够的地址使得对象间可以通过互联网大范围直接互联。

  智能工业设备中的嵌入式系统与消费电子产品有很大的不同,一个重要标志是智能工业设备对实时性和可靠性的严格的要求,比如一个化工厂的控制系统仅仅因为时间的延迟而造成得严重后果,轻者会带来产品质量下降,残次品出现,重则会导致人命关天的事故。嵌入式企业适应智能工业产品的高可靠性要求,要做好开发和验证周期长的思想准备,脚踏实地的做好产品的可靠性认证工作是做好嵌入式工业产品的关键。

  除此之外,强调互联互通的智能工业系统,将会有各种通信需求。除了支持民用通信网络外,还要支持工业通讯技术,比如CAN、CAN Open、Modbus Profi Net、Ether CAT、Power link和Ether Net等。一般情况下,智能工厂的网络是分三层部署的,即设备、控制和信息三层,每层之间都布置了网络安全隔离措施,如图1。即使这样,智能工业网络的信息安全依然不容忽视。要解决智能工业网络的安全问题,可从两个方面入手;一是通讯链路的安全,二是设备本身的安全。这两个目标的实现均需要使用嵌入式芯片、软件和协议方面的技术,目前国内企业的技术和经验与国外差距很大,急待提高。

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