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隨著工業4.0時代的到來，智能制造變得日益重要。在這個背景下，工業PON（無源光網絡）傳輸技術作為一種創新的通信解決方案，正逐漸成為推動智能制造發展的重要力量。

今天下午，由CIOE、C114與中國電信（601728）股份有限公司研究院共同合作主辦的“工業PON技術研討會”，作為2024中國高質量發展論壇的第五場線上論壇順利舉行。東北大學副教授吳志偉在主旨報告中分析了現有工業控制網絡的不足，介紹了“一網到底”的工業PON控制網絡解決方案，即利用工業PON作為工業控制網絡連接架構，向下融合底層控制網絡，向上賦能智能控制。

工業控制網絡需求和演進

吳志偉介紹，典型的工業自動化系統架構為金字塔結構，主要包括上層的企業資源計劃ERP，中間層的制造執行系統MES，以及下層由車間級監控、基礎回路控制和生產過程所組成的PCS。

而傳統工業控制網絡主要采用“兩層三級”的網絡結構，其中，“兩層”是指IT網絡和OT網絡，“三級”是指工廠級、車間級和現場級。

吳志偉指出，當前的工業自動化系統存在兩大問題：一是對人的經驗和知識依賴程度較高，無法實現生產全流程的優化決策；二是PLC/DCS管控系統無法實現工業大數據驅動的工業智能算法。

而工業控制網絡的行業需求，一方面是面向智能化系統的工業控制網絡體系與解決方案，支撐傳統以PLC/DCS為核心的自動控制系統向智能化控制系統的轉型，另一方面是實現控制網絡從“兩層三級”向“一網到底”的演變。

面向工業控制網絡如何實現多協議下的工業大數據的互聯互通，工業控制網絡如何支撐數據價值深入挖掘，工業控制網絡如何實現異構工業大數據驅動的閉環智能控制等挑戰，吳志偉提出“一網到底”的工業PON控制網絡解決方案。

基于PON的工業控制網絡解決方案

吳志偉介紹，基于工業PON的新型工業控制網絡解決方案總體架構分為端、邊、云三個方面。其中，端側進行生產過程控制和工況感知；邊側是數據傳輸底座，基于工業PON構建算網融合系統；云側進行工業大數據匯聚和智能決策控制。

吳志偉進一步介紹，基于工業PON的新型工業控制網絡設計思路是“一網到底”，首先是要實現工業大數據的互聯互通，將PON內化為工業控制網絡連接架構；其次是網絡的確定性傳輸能力增強，PON向下融合底層控制網絡；另外，實現網絡與控制一體化，PON向上賦能智能控制。控制功能的設計思路是能夠實現運行工況智能感知、生產要素預測與回溯、高性能控制；以及人機互動與協作的智能優化決策、智能自主控制等。

其關鍵技術包括用于閉環控制的網絡傳輸技術和網絡連接架構，以及工業控制場景的適配能力。例如，具有確定性數據傳輸功能的網絡技術，保證在設計者確定的采樣周期內完成智能

建模與智能優化決策算法所涉及的數據采集、傳輸與處理；PON面向工業以太網、現場總線的承載技術，實現與現有工業網絡的兼容。現有工業PON架構基礎上的工業網絡系統統一連接架構模式；現場總線、工業以太網、工業無線網絡等多類型網絡協議統一接入組網的協議棧、功能模塊、信息庫、程序和接口調用方法等。

吳志偉以基于工業PON的電熔鎂砂生產過程為例，有賴于該解決方案，電熔鎂砂產品的單噸能耗降低4%，產量提高5%，提高了企業的市場競爭力。未來，隨著技術的不斷成熟和創新，預計工業PON將更加強大，能夠更好地服務于智能制造領域，推動工業自動化和數字化轉型。