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物联网技术给工业自动化领域带来的颠覆性变革

发表于:2019-10-21 15:13 作者:新闻小编 来源:新闻小编

  随着物联网被大陆十二五规划列为国家战略性新兴产业,业内专家预计2020年前后,信息技术将会遭遇到渐进式改进难以持续发展的重大障碍,或者另一种解释是,十年之内在信息技术领域,想要在技术上取得重大突破的可能性比较小。

  物联网不仅仅提供了传感器的连接,其本身也具有智能处理的能力,能够对物体实施智能控制,将传感器和智能处理相结合,利用云计算、模式识别等各种智能技术,扩充其应用领域。从传感器获得的海量信息中分析、加工和处理出有意义的数据,以适应不同用户的不同需求,发现新的应用领域和应用模式。

  目前,医疗电子、智能家居、物流管理和电力控制等行业的应用较为普遍。在已经成熟的平台和产品基础上,通过与应用传感单元的结合,扩展物联和感知的支持能力,发掘某种领域物联网应用,通过拓展后台应用处理和分析功能,向物联应用综合系统上发展。

工业互联

  物联网正在融入工业自动化体系

  在工业自动化领域,随着应用和服务向云端运算转移,资料和运算位置的主要模式都已经被改变了,由此也给嵌入式设备领域带来颠覆性变革。

  物联网的提出给两化融合的进一步解决提供了一个新的突破口,新型制造业的发展是基于自动化技术的应用,物联网的应用改变了传统自动化技术中被动的信息收集方式,实现了自动、准确、及时地收集生产过程的生产参数。传统的工业生产采用M2M(MachinetoMachine)的通信模式,实现了机器与机器间的通信,而物联网通过ThingstoThings的通信方式实现人、机器和系统三者之间的智能化、交互式无缝连接,从而使得企业与客户、市场的联系更为紧密,企业可以感知到市场的瞬息万变。例如在钢铁行业中,物联网的存在,使得管理决策人员能够实时地掌握价格的涨幅变化以及原材料的变化,从而对生产做出准确、合理的调节;基于ERP的管理理念使得管理理念得到了改变,从而提高了管理效率。

  在计算机、通信和网络技术发展的推动下,工业通信技术的发展经历了20世纪六七十年代的模拟仪表控制系统、20世纪八九十年代的集散控制系统(DCS)和20世纪末的现场总线控制系统(FCS)阶段,正朝着智能化和网络化的方向不断发展。

  正式如此,物联网与工厂生产设备的融合,可以对工厂在生产过程中所产生的各种污染源,进行实时监控。把传感器应用到设备、油气管道中,可以感知危险环境中工作人员、设备机器、周边环境等方面的安全状态信息等。还可对危险物品的运输进行监控,对每一批运输、每一批物料的特征进行描述,如此一来,就可以追踪到每一个货柜或散货中的原物料,提供更多的安全保障。

  除了对危化品进行全程跟踪和监控,工厂在制造过程中,对于水、油、气的运输及设备远程控制的需求,也因为油电双涨的趋势,必须变得比过去更加谨慎。而利用RFID可以追踪和管理油气资源设施间的输送环节,提高油气运输安全性,并可利用RFID可以远程遥控油气管道的阀门开关,平衡油气流动,进而使设备的管理更加智能化。

  物联网应用在智慧工厂,具有相当广泛的应用前景,经济效益和社会效益明显。导入物联网的智慧工厂,至少可以实现以下五个功能,即:电子工单、生产过程透明化、生产过程可控化、产能精确统计、车间电子看板。通过这五大功能,不但可实现制造过程资讯的视觉化,对于生产管理和决策也会产生许多作用。

工业互联

  物联网成为工业转型的关健技术

  近几年来,只要是从事制造生产业务的企业,都曾听闻某大电子制造业龙头,誓言部署百万机器人大军,终至发展出可关灯生产的无人工厂,随著此一效应推波助澜,已迫使由来许久的自动化工控年代,处于即将迈向智能化工控年代的转折点。

  许多工厂,即使被归类在传统产业,其实早在10年、甚至20年之前,就开始导入自动化,普遍常见的景况是,在前端引进PLC集成控制设备、传感器等装置,后端则布建了具备资料搜集功能的计算机,再运用诸如模糊算法(FuzzyControl)等实时控制方式,借以追求工厂运行之最适化。

  只不过,若仅借助自动化,多半可使工业制造流程满足效率层面的需求,但假使业者欲随时因应市场需求,亟盼能弹性调整产能、促进空间有效利用,并有效降低生产成本,种种愿景,实已进入智能层面的格局,并无法单纯倚靠自动化技术来加以实现。在此前提下,如何运用有效的智能化手段,继而管理自动化设备,已然成为制造企业不容回避的重大课题,值此盘旋待变的时刻,物联网(TheInternetofThings;IoT)技术即显得相当重要。

  究竟一个植基于物联网技术的智能工厂,大抵呈现何等样貌?首先,在智能工厂环境内部,通常会有一套名为资料采集与监控系统(SCADA)的系统,旨在作为监控及控制所有设备的集中式控制台,假使没有此系统,就会有一群分散在特定区域,并许多系统组合而成的分散式控制系统(DCS)。

  在此之中,绝大部分的前端控制,系由远程终端控制系统(RTU)或PLC负责进行,主系统一般仅肩负系统监控层级的控制任务。举例来说,针对空调系统,即由PLC负责控制主机及冷却水塔的容量与流量,至于SCADA系统,则提供一个可供变更设定的操作机制,俾使操作员改变容量或流量的目标值,一旦将需要告警的条件设定妥善,日后万一出现水位偏低、流量不足乃至于温度过高等情况,PLC或RTU就会运用回授控制的方式,借以控制流量或温度,与此同时,SCADA仍将全程监控系统的整体效能。

工业互联

  物联网给自动化行业带来新挑战

  随着相关支持技术的不断成熟,物联网应用范围正在逐步扩大,工业制造业业领域将是其应用的重要方向。而工业自动化技术与物联网的互相融合也必然成为智能制造领域未来的发展趋势。

  当今制造业的产业模式已逐渐产生根本性的变化,信息化、智能化及网络化成为不可抵挡趋势。透过物联网的应用,扩展制造业既有的IT投资,延伸互联网价值,运用感测技术将当下发生的事信息化,提高生产监管效率。物联网可广泛运用在制造业的不同层面,包含生产线过程检测、实时参数采集、生产设备监控、材料消耗监测,生产过程的智能监控、智能控制、智能诊断和智能决策等,其主要概念是实时感知、辨识,产生决策及有效控制。

  与物联网的融合将给自动化系统带来新的挑战,首先,在传统的自动化系统中,设备大多独立或组成局部网络运作,设备互联仅限于控制器与控制设备之间。而在物联网中,为了实现云服务、云计算等智能应用,设备将进行广泛、深度地互联。在这种背景下,信息安全问题日益凸显,传统的生产安全、机器安全需要结合新的需求加以改进。

  其次,数量庞大的物联网节点将会产生海量的业务信息,如何对这些信息进行处理,提取、综合成真正需要的信息,成了传统自动化系统所面临的新需求;此外,发展物联网的最终目的是为社会和公众提供更好的服务。传统自动化行业由于缺乏物联网中丰富的感知信息和无所不在的联通能力,而在智能业务提供上存在局限性。

  基于此,传统的工业自动化系统需要在各个环节与先进物联网技术融合,并在物联网专用芯片、终端应用系统开发、互联互通、信息安全、测试技术、标准体系等方面进行全面升级。物联网化的工业自动化产品,将趋于小型化、网络化、低成本化,有利于加强对生产过程的控制,提高生产力。

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