物联网被引入工厂世界 工业自动化发展加速_7

2019-09-10 15:12

  随着工业自动化的应用愈加广泛,工业网络的覆盖范围也随之扩大。虽然此前通过结构简单的以太网的技术,促进工业以太网在生产的中应用。但是网络技术与自动化技术进步不会停止,两者在现有基础上不断自动化应用,促进生产发展。

  目前,在网络技术应用方面,物联网的兴起或许为工业自动化的发展提供更上一层楼的契机。物联网技术的本质是物与物相联,进而形成一个有机网络。它的本质还是一种网络,但在机器与机器之间的互动提供更好的基础。

  工业自动化在本源上也物联网有些类似,即都是把生产设备通过网络进行连接。只是物联网在技术上比传统的网络更进一步。同时,物联网技术也是多领域智能化的助力之一,比如说,智慧农业、智能交通、智能城市等。明显可以看出,物联网技术在加速领域智能化方面有重要促进作用。工业生产虽然目前正在向自动化不断推进,但已有业内学者提出了智慧工厂概念。

  物联网技术正被引入到工厂世界中

  物联网应用随着相关支持技术的不断成熟,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。目前自动化生产是工业制造领域发展的重要方向之一。自动化的快速转型与发展,带来了诸多优势。不过随着物联网技术应用范围逐步扩大,工业制造也开始引入这一技术,传统的自动化技术也将和物联网互相融合

工厂物联网

  在互联网络的侵袭下,工业以太网的应用在生产中的应用范围越来越广,我们在自动化的生产中引入网络化的概念从而达到一个集合程度颇高的自动化生产模式。但是现在这种模式又迎来一个新的改变,那就是物联网的应用。

  契合2013年整合工业(IntegratedIndustry)的主题,博世力士乐的开放核心工程赢得了2013年的赫尔墨斯奖。评选委员会认为,开放核心工程这个新的接口技术是整合工业的一个典型,它搭起了工业软件和IT世界之间的桥梁。评委之一、联邦教研部关键技术创新研究部门负责人沃尔夫-迪特尔卢卡斯教授表示:开放核心工程展示了我们整合工业所追求的东西,它改变了机器制造商的游戏规则。我们认为这个解决方案将展现其在商业模式创新领域的影响。

  开放核心工程是一个软件解决方案,它通过提供开放的标准、软件工具、功能包和开放的内核接口等,将迄今为止各自独立的可编程控制器(PLC)和IT世界在一定范围内连接在了一起,经典的基于PLC的工程因此有了与高级编程语言相结合的可能性。换句话说,工程师首次可以用多种通用的编程语言来创建新的软件功能,并且可以直接访问控制引擎。对于目前寻求的机器与IT世界联网而言,这是一个必不可少的先决条件。

  整合工业不仅是今年的汉诺威工业博览会上的主题,同时也是最重要的产业发展趋势之一。通过将各个生产单元全面联网实现生产力的大幅提升,生产过程中,机器与机器、机器与工件之间的互联,可以使得生产设备按照不断变化的需求进行自我调整,从而降低能耗和提高生产效率。据德国电子科技及电子工业中心协会主席罗赫预测,通过整合工业将实现新的生产结构,生产力有望因此提升高达30%。

  2013年赫尔墨斯奖的提名和评选充分反映了这一技术趋势:物联网正被引入到工厂世界中。5个最佳提名中的3个与工业互连有关,其中两个产品革新了机器之间的无线通信,还有一个则是今天的工厂世界通向物联网的软件过渡。工厂所有部件之间的无线通信将导致一个分布式的工厂控制,通过数字化产品的记忆,中间产品将可以控制、检测和记录自己的生产。

物联网

  过去的10年中,赫尔墨斯奖评选委员会对超过500项首次在汉诺威工业博览会上展出的创新进行了评选。2013年,委员会也评审了来自10个国家的54项创新。尽管德国占据了先天的主场优势,评估的核心仍是创新的应用给产业、环境和社会带来的效益以及潜在的价值。

  物联网技术将推动工业自动化的发展

  2012年2月,工业和信息化部印发((物联网十二五发展规划》,发展目标包括:在重点行业和九个重点领域明显提高物联网应用水平,形成可持续发展的运营模式,并完成一批应用示范工程。九个重点领域中包括智能工业。

  2012年7月,全国科技创新大会指出到2020年的目标是:基本建成适应社会主义市场经济体制、符合科技发展规律的中国特色国家创新体系。当前,物联网的发展势头迅猛,而工业自动化的发展相对较为迟缓。为了不错失十二五这一千载难逢的发展机遇期,为了不错失物联网这一潜力巨大的新兴产业市场,工业自动化需要创新,快步追赶新潮流。

  我国制造业发展受经济增长速度的放缓,国内规模化制造业的增长速度已经和同期相比出现了较大的下滑。此前,国内的制造业经济是一种依托大量人力的劳动密集型产业,虽然目前受各种因素影响,各工业及电子产品等行业的的制造商已经开始引入更多的自动化生产线来替代人力进行生产。

  在多年的发展过程中,智能制造业物联网遇到了诸多挑战。在制造业各生产工艺过程数据感知方面,制造环境强电磁干扰、金属介质、多障碍等多元干扰环境,以及动态存在的人、物料、设备、生产过程、产品等众多对象,实现系统复杂运行状态的可靠感知具有较大困难;在制造环境下网络数据传输方面,资源受限、动态拓扑与苛刻环境条件、混杂网络融合等限制,其数据传输的实时性、可靠性与准确性也受到严重影响;在制造物联网数据处理方面,制造物联网中产生海量级数据,有限的计算资源已不足以支撑数据的完全处理。为实现制造过程的精准控制,要解决的关键问题是实现制造物联网的可靠感知、实时传输、海量数据智能处理。

工业自动化

  物联网作为我国在国家层面大力技持的新一代互联网络,在公共生活及各行业都有着广阔的应用前景。通过物联网使工厂的各类设备都达到一个物物相联的目的,从而使工厂形成一个大的网络结构。而这也是工厂智慧化的一部份。在自动化与信息化结合发展到今天,早已有相关机构或人士提出智慧工厂的概念。

  物联网将拉动对自动化产品的需求

  思科表示,未来10年内物联网技术将创造出14.4万亿美元的商机。到2022年,物联网技术将推动全球企业的利润总和增长21%。全球范围内物联网产业都在逐步兴起,或将拉动对自动化产品的需求。

  物联网的基本元素包括传感器、驱动器、RFID(无线射频识别)标签、消费类设备和工业设备,涵盖了IT市场的各个领域。不过洛依德指出,目前全球99%的电子设备尚未连接至互联网,未来在完成IPV4到IPV6技术的过渡之后,全球电子设备与互联网完全相连都将有坚定的技术支持,同时,传感器等基础技术的不断进步,也将进一步推动这一进程。

  就传感器类产品的输入端来说,要能够适应物联网物物相联,全面感知的应用要求,其应用测量对象将变得非常多样化,相对当前这类产品固定测量的温度、压力、流量等几种常规物理量,其测量的应用范围和功能要求就需要大大扩展,例如在线分析、光纤传感等而这实际上取决于传感器MEMS技术的发展情况。

工业自动化

  从政策指引和国家扶持的角度来说,物联网对仪器仪表的推动作用是巨大的,当前物联网瞄准的行业众多,除了传统的工业领域之外,其在公共安全、安全生产、城市管理、节能减排等众多领域也有非常多应用,而每一类需求对仪器仪表的要求又是不一样的,所以仪器仪表行业可以说面对着无限机遇。

  当前物联网发展的脚步势不可挡,但是实现快速普及的发展还存在诸多问题,如何将工业与民用结合起来,使工业生产和终端用户能够实时相互了解供需要求,进行有效的信息传递和共享,实现最终的社会资源效率化,这都需要在发展过程中逐步完善。随着物联网的发展,PLC技术在国内将得到更广泛的应用。

  目前国内PLC技术发展迅速,市场占有率明显提高,发展势头良好。而PLC技术也逐渐成熟稳定。目前的发展正在朝向针对不同行业不同需求更加专业化可定制化的路线前进。

  近两年受国内经济增速放缓、国外经济复苏疲软的影响,PLC的市场规模呈急剧下滑的趋势。而物联网发展指导意见相关文件于今年正式出台,受物联网及智能电网的带动,PLC行业将反弹,实现快速增长。物联网的发展建设涵盖更加广阔,PLC作为目前信息采集、控制的主要技术手段,势必将在物联网的建设中起到关键性作用。同时,这也是促使PLC技术的进一步发展与进步,从而适应物联网的高速发展。而用电信息采集系统是未来智能电网的投资重点,预计至2020年国网在用电和通信信息平台总投资1084亿元、465亿元;同时我国在实现模块与设备制造全球领先的道路上必然追求核心元器件的国产化,工信部规划元器件的国产化率要达到30%。PLC作为智能电网的主要通信方式,必然在信息采集设备中实现标配,而国外需求更将加速国内PLC行业的增长。

  物联网催生未来智慧工厂

  通过物联网使工厂的各类设备都达到一个物物相联的目的,从而使工厂形成一个大的网络结构。而这也是工厂智慧化的一部份。在自动化与信息化结合发展到今天,早已有相关机构或人士提出智慧工厂的概念。

  智慧工厂是现代工厂信息化发展的新阶段。是在数字化工厂的基础上,利用物联网的技术和设备监控技术加强信息管理和服务;清楚掌握产销流程、提高生产过程的可控性、减少生产线上人工的干预、即时正确地采集生产线数据,以及合理的生产计画编排与生产进度。并加上绿色智能的手段和智能系统等新兴技术于一体,构建一个高效节能的、绿色环保的、环境舒适的人性化工厂。

  未来的工业生产、管理、经营过程中,将通过信息基础设施,在集成平台上,实现信息的采集、信息的传输、信息的处理以及信息的综合利用等。在十五期间,国家用信息化带动工业化的工作重点有三个方面:一是以电子信息技术应用为重点,提高传统产业生产过程自动化、控制智能化和管理信息化水平;二是以先进制造技术应用为重点,推进制造业领域的优质高效生产,振兴装备制造业;三是改造提升重点产业的关键技术、共性技术及其相关配套技术水平、工艺和装备水平。国家实施高技术产业化的主要目标有两个:一是发展高技术,形成新兴产业,培育新的增长点;二是利用先进技术改造和优化传统产业,提高经济增长的质量。

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