物聯(lián)網(wǎng)作為熱門概念，近年來對各行業(yè)影響正變得更加劇烈。隨著技術的進步，一些高性能的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品和驅(qū)動芯片不斷推出，如處理器、傳感器、分析軟件、視覺系統(tǒng)、無線通信協(xié)議和分布式系統(tǒng)架構等。這些技術產(chǎn)品的出現(xiàn)將使得自動化系統(tǒng)具有更高的價值，自動化廠商用更低的成本集成出更高性能的產(chǎn)品，造福業(yè)界。

 

最近，英特爾推出了一套新的模板化計算機平臺“計算卡”(ComputeCard)，這張卡只有普通銀行卡的大少，卻集成了一套完整計算機的所有元素，包括IntelSoC處理器、內(nèi)存、存儲、無線、I/O等等?；谶@種計算卡，硬件廠商可以靈活地優(yōu)化各種智能互聯(lián)解決方案，比如說交互式冰箱、安全攝像頭、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關，而且擁有簡化設計、易于維護、用戶可升級等優(yōu)勢。

 

 

自動化系統(tǒng)正在進一步簡化，從原來的五層系統(tǒng)模型轉(zhuǎn)變成2-3層，系統(tǒng)性能將得到進一步提升同時降低未來的軟件維護成本，這也是自動化行業(yè)多年來發(fā)展的趨勢。

 

在新的系統(tǒng)模型中，控制器使用了適當?shù)膮f(xié)議，如通過web服務直接把信息從0、1級傳遞到第4、5級。這種趨勢正在加速，計算被驅(qū)動到更強大的控制器、智能設備和傳感器，并帶動了工廠級計算機和云托管應用程序。

如今的智能手機已經(jīng)是一個多核處理功能強大的計算機，可以利用它執(zhí)行一些本地任務，利用云和具有通信的功能的智能手機，可以尋找餐館預定或者確定最佳的出行路線。

 

 

過去一年里已經(jīng)看到圍繞著邊緣計算的開放式系統(tǒng)結構的出現(xiàn)，開放式系統(tǒng)與業(yè)務系統(tǒng)緊密集成，滿足多廠商共同操作的需求。傳統(tǒng)的工業(yè)自動化架構目前處于非開放階段，但一些智慧社區(qū)控制系統(tǒng)和用戶提出了多廠商集成的問題障礙。

 

這種新的“開放”的思維方式旨在創(chuàng)造更靈敏、高效、靈活的制造業(yè)，緊密整合客戶、供應商、制造商和分銷物流生態(tài)系統(tǒng)。

 

為了提高生產(chǎn)的性能和靈活性，制造現(xiàn)場的I/O(輸入/輸出)設備包括傳感器、執(zhí)行器、分析器、驅(qū)動器、視覺、視頻、和機器人等都需要連接通信。在這種環(huán)境下創(chuàng)建卓越的集成工業(yè)自動化系統(tǒng)需要完全開放的通信源代碼、數(shù)據(jù)定義、框架和應用程序交換標準。

 

例如，工業(yè)4.0的思想主張整合制造業(yè)工廠和其它業(yè)務功能，包括進貨物流、客戶服務、出貨物流。工業(yè)4.0發(fā)展的背景是廉價勞動力的紅利不再存在，企業(yè)欲取得行業(yè)競爭優(yōu)勢和靈活性只能利用以自動化為核心的先進技術，成功過渡智能化生產(chǎn)模式。德國推出了工業(yè)4.0戰(zhàn)略后引發(fā)了全球的呼應，包括中國制定的“中國制造2025”，日本工業(yè)價值鏈促進會，印度制造等等。

 

在2015年發(fā)布的那慕爾過程傳感器4.0路線圖描述了智能網(wǎng)絡傳感器作為工業(yè)4.0進程架構的基礎部分，這些傳感器將與控制系統(tǒng)和自動化系統(tǒng)進行通信，甚至可以直接與業(yè)務系統(tǒng)進行對話。

 

 

自動化行業(yè)面臨著一個極具挑戰(zhàn)性的問題，必需改變?nèi)狈嫒荻鄰S商的便攜移動應用。如果只是開放自動化架構而沒有開放的生態(tài)系統(tǒng)，便攜式創(chuàng)新應用將被扼殺。

 

在過去的技術中，為特定控制器應用程序通常不能運行在另一個品牌的控制器，要使用只能花費時間重寫程序。埃克森美孚首席工程師DonBartusiak指出，每一次從不同廠買一臺電腦都要重寫所有文件、電子表格和報告，在今天的工業(yè)環(huán)境里，非便攜式應用意味著時間和資料的浪費。

 

IEC-61131-3標準和PLCopen標準提供了兩個基本框架的支持，多廠商的便攜式應用?？刂破髦g的結構化文本程序的交換最新的方法是用PLCopenXML交換標準，進入2017，新的挑戰(zhàn)將讓供應商采用這些交換標準。
 

廠商需要熱情地接受這些標準，或者新的工業(yè)控制應用開放式架構的互換性和可重用性標準。這將填補傳統(tǒng)的計算機行業(yè)解決方案的空白，傳統(tǒng)的供應商已經(jīng)展示和銷售物聯(lián)網(wǎng)軟件產(chǎn)品。有一個這樣的例子，基于Node-Red開源可視化編程已經(jīng)被供應商用于數(shù)據(jù)采集和控制的一些平臺，包括RaspberryPi。

 

 

 

IT和OT技術的逐步融合將不斷增加，處理實時事務的業(yè)務系統(tǒng)正在發(fā)展，以滿足實時同步制造業(yè)務的需求。一些創(chuàng)新的供應商已經(jīng)提供了實現(xiàn)連接企業(yè)的愿景的產(chǎn)品方案。強大的自動化控制器通過OPCUAWeb服務和其他物聯(lián)網(wǎng)傳輸機制直接與企業(yè)業(yè)務系統(tǒng)對接，使生產(chǎn)環(huán)節(jié)成為業(yè)務信息的一部份。

一些行業(yè)標準將被應用，包括OPCUA、B2MML、PLCopen、OPCUA和數(shù)據(jù)庫接口，在許多行業(yè)應用中實現(xiàn)這些功能只需要制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)作出很小改變。

 

此外，還有今天的系統(tǒng)集成商推出的新品種。這些集成商通過知識、經(jīng)驗和技術，幫助企業(yè)匯聚IT和OT，協(xié)助客戶創(chuàng)建解決方案。通過定義業(yè)務挑戰(zhàn)、風險評估，找出業(yè)務流程或技術能力差距。他們能夠設計、測試和實施系統(tǒng)，以提供使用最新的IT和OT概念和技術的結果。

 

 

如今，物聯(lián)網(wǎng)我技術正在迅速崛起，包括高功率/低成本通信技術，使新的智能節(jié)點實現(xiàn)網(wǎng)絡邊緣操作，以提高制造性能和效率。這將是一個新的增長趨勢。

例如，ABB開發(fā)了一種緊湊型傳感器，該傳感器連接到低壓異步電動機上，無需布線。智能傳感器使用車載算法把電機的健康信息(通過智能手機和互聯(lián)網(wǎng))傳輸?shù)揭粋€安全的服務器，以部署其它智能服務。

 

還有，艾默生羅斯蒙特708無線聲波變送器使用超聲波聲學事件檢測，并通過精確的交流聲水平和溫度數(shù)據(jù)實現(xiàn)閥門的可視性。此外，監(jiān)控傳輸設備的數(shù)據(jù)可以通過無線網(wǎng)絡傳輸，實現(xiàn)事件狀態(tài)和泄漏檢測。

 

 

在廣泛的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展推動下，新一代云服務和工具來創(chuàng)建分析開始為自動化提供服務。過去，用于完成先進的過程控制(APC)、優(yōu)化和預測分析的軟件大部分難以實現(xiàn)并且很昂貴，但這種情況正在改變。在廣泛的物聯(lián)網(wǎng)應用驅(qū)動下，這些基于云的工具與集成設計環(huán)境平臺正在逐步推出，為用戶和行業(yè)專家創(chuàng)建和部署經(jīng)濟分析。這些平臺顯著降低了實施成本，并有助于擴大應用分析的范圍，非常類似于Excel電子表格授權用戶更有效地使用計算機。除了提高效率和生產(chǎn)力，更多的分析可以更好地告知決策者，如何改善和完善制造工藝。這些新例子包括谷歌分析和測量協(xié)議、微軟Azure和AWS物聯(lián)網(wǎng)平臺。

 

歷史數(shù)據(jù)已經(jīng)證明了他們的價值，在過程中的行業(yè)離散的應用程序，但最大的限制因素是初始成本和持續(xù)生命周期軟件維護。然而，商業(yè)云服務的使用提供了一種經(jīng)濟手段，為許多公司利用歷史數(shù)據(jù)和適用于適當?shù)姆治?。一些主要廠家正在收集工廠數(shù)據(jù)，使用OPC、OPCUA和其他網(wǎng)關，并提供數(shù)據(jù)的標準云應用程序，如亞馬遜Web服務(AWS)和微軟Azure云服務，這種方法效率和靈活性更高。

 

 

智能傳感器和控制設備“即插即用”，它使用嵌入式智能頁不需要外部軟件。采用IO-Link技術的智能傳感器成本大幅下降，并在獲得迅速采用。也有使用工業(yè)和相關協(xié)議的以太網(wǎng)傳感器，使得自動化數(shù)據(jù)直接與業(yè)務系統(tǒng)通信。如今，已經(jīng)可以看到那些通常在商業(yè)應用的藍牙傳感器也被用于工業(yè)。

 

E+H公司去年推出的fmr10和fmr20雷達液位計，通過雷達傳送來測量儲罐液位，fmr10有4-20mA輸出，標配藍牙配置。APP軟件smartblue應用程序運行在任何支持藍牙的智能手機或平板電腦，通過APP實時查看測量數(shù)據(jù)。藍牙無線連接還有密碼保護功功能，防止不相關人員連接和執(zhí)行不安全操作等風險。

 

 

隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，將促使出現(xiàn)更低成本的無線傳感器。目前，無線點安裝尚處于起步階段，這已經(jīng)限制了部署的應用程序的數(shù)量?？紤]到巨大的連接數(shù)量，未來無線網(wǎng)絡將會越來越便宜。目前比較突出的工業(yè)無線標準有ISA100.11,IEC62591(無線HART)、IEC62601(在中國發(fā)展的WIA-PA)、ZigBee和802.11。

 

 

2016年，協(xié)作機器人取得了爆發(fā)式的發(fā)展，業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明，協(xié)作機器人市場銷售量正在快速增長。這些新推出的協(xié)作機器人具有輕巧、廉價的特點，結合了先進的視覺技術，為工作提供更多感知功能。目前，協(xié)作機器人平均價值已經(jīng)大幅下降到40000美元以下，滿足大規(guī)模應用的需求。近年來，全球機器人采用率正在加速上升，中國現(xiàn)在是世界上最大的機器人采購國。

 

隨著這些自動化趨勢的發(fā)展，用戶和自動化供應商將面臨著新的風險和機會。新技術的投入使用具有一定的風險，要花時間去實踐和證明效果，這是一個過程也是一種挑戰(zhàn)。其次，如果不采用新技術，有可能在未來的市場環(huán)境中輸給那些使用了新技術而變得強大的對手們。企業(yè)要考慮未來是否能適應消費者需求變化，企業(yè)面臨著挑戰(zhàn)，技術趨勢一時間很難確定什么是有價值的，應該什么時候投資。能夠接受這些轉(zhuǎn)變，企業(yè)才將能在未來超過他們的競爭者。