数字通讯正在改变着世界，不仅仅是Twitter、Facebook或者LinkedIn这些网站影响了人们的日常生活，工业界的变化也是日新月异。现在，几乎每一台传感器都可以使用微处理器，所以它们不仅能够进行流程测量，还可以进行不同程度的自我诊断，并且能够与其他设备交流信息。这里所谓其他的设备指的是手持通讯终端、控制系统、专业维护系统或者所有这些的集合。实现所有这些通讯的关键，就是标准。幸运的是，实际上每种通讯协议及其基础上的网络都源自开放标准，这些标准通常来自国际电工委员会（IEC）或者国际标准化组织（ISO）。这一趋势将会持续，事实上在像欧盟这些地区它们普及的速度还在加快。全世界的公司都已经认识到为整个人类开发一种产品，要比为每一个地区定制产品更容易实现规模经济。一些工业协议实际上已经比标准又向前迈进了一步：在sourceforge.net这类网站上公开源程序，这样产品开发人员就可以对代码进行修改、升级和完善，很多天才的创新因此也能够集成在其中。所有的通讯都需要基础架构，也就是在节点之间传输数据的设备。基础架构的合理性非常重要，因为如果你不能实现每一个节点的彼此连接，你就不能收集和使用所有的信息。因此在一开始，我们就要看清楚所使用的架构会产生什么样的效果。以太网扩展以太网的样式多样化会继续成为一种趋势。最近由IMS进行的一项研究，预测工业领域以太网在未来五年中年复合增长率将达到大约10%。今天的很多制造商都正在使用IP地址和以太网通讯取代原先的串行端口，这是出于经济方面的原因：由于购买和安装的规模不断扩大，这些功能愈发强大、带宽远远高于串口的以太网接口变得越来越便宜。很快，这就形成了良性循环，因为如果在设备上使用串口的制造商越少，人们就越没有理由用串口接收来自设备和计算机的信号，更新也就变得自然而然了。其实你只需要看看自己的电脑就明白了，就在几年前大多数笔记本还装有串行接口，现在却已经基本找不到了。IEEE 802.3有线以太网标准将继续增加网络带宽，实际上工业界对此的兴趣正在降低，因为带宽已经不再是网络应用的瓶颈。而现在使用有线以太网的瓶颈在于距离、对于各种类型噪音的免疫力、以及单线通讯能力。其中，最后一条可能最有趣，因为如果这样做可以只需要一条线缆连接以太网设备，而现在则需要两条（也就是一般所指的四线连接）。今天实现单条线缆通讯的方法，就是PoE（通过以太网供电）。然而，公司环境下的PoE工作电压是40伏，而绝大部分工业设备的工作电压则是24伏。最新发布的PoE标准（IEEE 802.3af）从4瓦到15.4瓦将设备定义了五种类别，并且还预留了四个类别以便将来使用。无论是Wi-Fi接入点、LED显示器面板，还是其他高性能设备比如电动云台变焦摄像机，所有这些在工业环境中使用的高性能设备都需要更大的电流负载。因此，从现在开始的很长时间里，PoE除了自身含义之外，或许还将被解释为“不可或缺之物（Part-of-Everything）”。一些数据分析显示，工业环境中部署的以太网大概有60%使用标准以太网以及相关协议--比如http，用来获取数据。不幸的是，网页的作用通常就是拖后腿，并不会有什么正面的影响。因为HMI需要按照预置的更新速度向所有的节点发送更新需求，就需要有相应的带宽处理所有的数据节点，而不仅仅是发生改变的那些。因此，所有对实时性有要求的工业场合都在使用专门的工业协议。来自IMS研究的数据显示，有大约40%的场合在使用工业以太网协议，其中EtherNet/IP（主要在北美）和Profinet（欧洲）是今天最主要的两种协议，它们占据了全部工业协议超过一半的市场份额。无线到底怎么样因为有很多选择，现在的问题就是应该使用哪一种无线技术。有多种基于IEEE 802.15.4的传感器网络，感应范围在未来10年可以达到100米。当然，不要忽略了IEEE的802.11系列标准以及最新的范围达到数公里可以替代光纤的802.16（WiMAX）标准。除了这些之外，那些过去用在手机网络上的标准现在越来越普遍的应用在SCADA骨干网之中。我们正从3G向4G迈进，带宽将不再是一个限制。这些技术如何进行组合，需要取决于应用的环境。现在，我们仍然在研究在哪里使用哪一种无线技术是最合适的。如果你需要实时控制，那么一些专业网络就比那些手机供应商提供的网络更加可靠，因为后一种网络中的信号可能会被他人使用。手机网络可以用于远程I/O或者SCADA应用，在这些情况下并不是每一次请求都需要进行连接。当然，在偏远地区，尽管没有做到百分之百，手机网络还是有着相当的覆盖率。在工业环境下，无线网络现在主要面临的挑战是所谓的“钢谷问题”，也就是一些情况下，多条反射路径可能会造成混淆或者信号屏蔽，因此才会有网状网络的概念。然而，每一次网络阶跃都会增加信号的延迟，并且给每一个重复节点的电源提出了更高的要求。能源捕捉和储存技术的巨大进步，使得无线网络的可靠性大幅提高，成为控制应用的新宠。就和之前现场总线系统的情况一样，随着最终用户在无线方面的经验累积，他们对于这项技术的用途和范围也就更加清楚，所以无线也就自然而然的成为控制工程师的必要工具。安全风险因为我们正在让以太网无处不在，安全方面的风险就不可避免。最近的超级工厂（Stuxnet）病毒不仅仅让人们更加关注安全问题，还让他们将注意力的重心同时放在工业内部和一般的黑客身上。尽管Stuxnet是一个有目标的攻击，其开发成本也高达数百万美元，但是现在它的核心模块已经公开，有更多的人了解到它的工作原理，所以未来安全方面的问题需要更加注意。我们也需要记住，安全并不只是把那些“坏小子”拒之门外那么简单，而是需要防止数据流失，这和防止内部人为错误一样重要。