互聯(lián)網技術給工業(yè)自動化帶來的啟示及創(chuàng)新機遇

宋鐵和

摘要：隨著互聯(lián)網技術在工業(yè)領域的應用越來越廣泛，極大地推動了工業(yè)自動化向網絡化、智能化的方向發(fā)展，在提高工業(yè)生產效率，保障工業(yè)生產安全，實現工業(yè)節(jié)能減排目標等方面發(fā)揮著不可忽視的作用。本文對互聯(lián)網技術給工業(yè)自動化帶來的變革、啟示及創(chuàng)新機遇進行探討。

關鍵詞：互聯(lián)網技術 ?工業(yè)自動化 ?智能化 ?網絡化

1 互聯(lián)網技術給工業(yè)自動化帶來的變革

當前，互聯(lián)網技術已經在工業(yè)領域得到了一定應用，對工業(yè)自動化帶來了巨大變革，主要表現在以下幾個方面：

1.1 提高供應鏈管理效率

將互聯(lián)網技術應用于供應鏈管理中，能夠使供應鏈管理中采購、庫存、銷售等各個環(huán)節(jié)銜接起來，提高供應鏈運作效率，降低生產成本。如，在生產設備中應用數據與信號處理技術，及時采集生產設備的相關信息，并在生產中利用識別技術監(jiān)控原材料的消耗，能夠實現工業(yè)生產自動化管理。歐洲的空中客車公司將傳感網絡技術應用到供應鏈管理中，構建了全球制造業(yè)效率最高、規(guī)模最大的供應鏈體系，實現了供應鏈管理的高效運作。

1.2 優(yōu)化工業(yè)生產工藝

在工業(yè)生產線上引入互聯(lián)網技術，不僅提高了生產線過程檢測、生產設備監(jiān)控、實時參數采集、材料消耗監(jiān)測的自動化水平，而且還提高了生產過程監(jiān)控、診斷、控制、決策、維護的智能化水平。如，鋼鐵企業(yè)在生產過程中應用通信網絡技術和傳感器技術，實現了對加工產品溫度、厚度和寬度的實時監(jiān)控，確保產品質量始終處于受控狀態(tài)，促使生產流程不斷優(yōu)化。

1.3 強化環(huán)保監(jiān)測

在工業(yè)生產中，通過將環(huán)保設備與互聯(lián)網技術相融合，能夠實現對各種工業(yè)污染源及污染治理關鍵指標的實時監(jiān)控。環(huán)保部門可在重點排污企業(yè)的排污口安裝無線傳感設備，實時監(jiān)控企業(yè)的排污情況，一旦發(fā)現污染物排放超標，則可遠程關閉排污口，從而有效遏制環(huán)境污染事件的發(fā)生。

1.4 保障工業(yè)安全生產

在工業(yè)生產中，通過將傳感設備布置到作業(yè)現場和設備中，可以建立起開放化、系統(tǒng)化、多元化的綜合網絡監(jiān)管平臺，充分發(fā)揮網絡監(jiān)管平臺實時感知、準確辨識、快捷響應、有效控制各種作業(yè)危險的作用，通過實時了解危險環(huán)境中作業(yè)人員、生產設備以及周邊環(huán)境的相關信息，從而及時消除安全隱患，保障工業(yè)生產安全。

2 互聯(lián)網技術給工業(yè)自動化帶來的啟示和創(chuàng)新機遇

隨著互聯(lián)網技術的不斷發(fā)展與廣泛應用，傳統(tǒng)的工業(yè)自動化系統(tǒng)應當在各個環(huán)節(jié)與先進的互聯(lián)網技術進行融合，并在終端應用系統(tǒng)開發(fā)、信息安全、標準體系、互聯(lián)互通、測試技術等方面進行全面升級。從當前技術發(fā)展前景來看，互聯(lián)網化的工業(yè)自動化產品將更加網絡化、小型化、低成本化，不僅有利于強化生產過程控制，更有利于提高工業(yè)生產力。由此可見，互聯(lián)網技術的應用，勢必會給工業(yè)自動化發(fā)展帶來更多的創(chuàng)新機遇。

2.1 控制系統(tǒng)網絡化

隨著網絡通信技術的不斷發(fā)展，工業(yè)控制系統(tǒng)由最初的計算機集中控制系統(tǒng)，到第二代分散控制系統(tǒng)，發(fā)展到現在的現場總線控制系統(tǒng)，使得網絡化控制系統(tǒng)成為工業(yè)自動化領域的前沿課題之一。在工業(yè)控制系統(tǒng)網絡化發(fā)展的背景下，相比較基于客戶端/服務端的網絡化控制系統(tǒng)而言，基于多代理系統(tǒng)的智能控制系統(tǒng)具備更好的移動性、自主性和靈活性，能夠解決網絡化控制中的復雜問題，使其成為了工業(yè)控制系統(tǒng)網絡化的必然發(fā)展趨勢。工業(yè)控制網絡要進一步融合現場總線、以太網、嵌入式技術、無線通信技術和多種控制網絡互聯(lián)技術，增強控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、互操作性和開放性，為降低生產成本、強化生產管理提供技術支撐。

2.2 工業(yè)通信無線化

將互聯(lián)網技術應用到工業(yè)通信領域中，可為實現工業(yè)通信無線化帶來新契機。尤其在有線無法使用的作業(yè)現場，使用無線通信更能發(fā)揮其確定性、可靠性、實時性、兼容性的優(yōu)勢。在未來發(fā)展中，各大供應商在工業(yè)自動化產品中應積極引入藍牙、GPS、WiFi、LTE、WiMax等先進技術，增加產品的通信功能和無線聯(lián)網功能，推動工業(yè)通信無線化的實現。當前，無線技術在工業(yè)自動化領域的應用仍局限于采集和監(jiān)控方面，但是隨著無線技術可靠性的不斷增強，勢必會擴大在工業(yè)自動化領域中的應用范圍。

2.3 儀器儀表智能化

當前，我國適用于工業(yè)領域的儀器儀表大多數屬于中低檔水平，而高檔、大型的儀器設備均依賴于國外進口，嚴重阻礙了我國工業(yè)自動化創(chuàng)造水平的提高。為此，我國儀器儀表行業(yè)必須借助互聯(lián)網技術積極開展新型產品研制，使儀器儀表向高智能化的方向發(fā)展。與傳統(tǒng)儀器儀表相比，新型儀器儀表與元器件應具備微型化、電子化、數字化、智能化、網絡化、計算機化、光電機一體化、綜合自動化的特點。如，通過在儀器儀表模式識別、圖像融合中引入智能感知與壓縮感知技術，以增強儀器儀表的智能性。

2.4 安全生產自動化

安全生產管理一直以來是工業(yè)生產的重中之重，隨著信息技術、互聯(lián)網技術、計算機技術的不斷發(fā)展，為有效提高工業(yè)安全生產水平帶來了機遇。工業(yè)安全生產主要分為機械安全和過程安全兩大部分，機械安全可以通過使用安全按鈕、安全門、安全傳感器、安全總線、安全PLC等產品加以實現，過程安全則需要保障機械運作過程、人員操作過程以及作業(yè)環(huán)境的安全性，要求在不影響正常生產的情況下，制定和落實安全解決方案。當前，在工業(yè)生產領域所采用的安全儀表系統(tǒng)（SIS）就是能夠確保機械安全和過程安全的重要措施。SIS網絡建設以互聯(lián)網技術為支撐，通過采集、匯總、存儲生產控制系統(tǒng)（如PLC、DCS系統(tǒng)）的重要參數，使安全管理人員及時了解和準確分析生產信息，從而保障生產控制系統(tǒng)網絡始終處于可靠運行狀態(tài)，提高工業(yè)安全生產的自動化水平。然而，我國生產的SIS產品獲得功能安全認證的較少，所以如何提高計算機網絡系統(tǒng)的安全性已經成為今后提高SIS網絡建設水平的關鍵所在。

2.5 通信協(xié)議標準漸近化

通信協(xié)議標準化意味著以網絡環(huán)境為依托的工業(yè)控制系統(tǒng)具有更加良好的可操作性。眾所周知，TCP/IP是互聯(lián)網中應用最為廣泛的通信協(xié)議標準，分散控制系統(tǒng)（DCS）在控制網絡中自成體系;現場總線控制系統(tǒng)（FCS）雖然達到了國際標準，但其種類相對較多，從而增大了選擇難度;工業(yè)以太網是一種新型的控制系統(tǒng)。隨著工業(yè)生產自動化系統(tǒng)向智能化、網絡化、分布化的方向發(fā)展，要求通信協(xié)議必須具有開放性的特點。從國內目前的總體情況上看，標準的水平相對較低，同時標準制定與修訂的速度比較緩慢，高技術標準的缺乏成為制約國民經濟發(fā)展的主要問題之一。為此，加快工業(yè)自動化控制系統(tǒng)相關通信協(xié)議標準的制定已經勢在必行。

3 結論

總而言之，互聯(lián)網技術已經成為工業(yè)領域中最熱點的應用技術之一。為了加快我國工業(yè)自動化的發(fā)展進程，促進工業(yè)可持續(xù)發(fā)展，有必要在工業(yè)領域中充分應用先進的互聯(lián)網技術，使其滲透到工業(yè)生產的各個方面，實現工業(yè)生產工藝流程最優(yōu)化、安全生產自動化、控制系統(tǒng)網絡化、供應鏈管理高效化的目標，從而為提高我國工業(yè)經濟發(fā)展水平奠定堅實基礎。

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