在工业自动化行业如何应用物联网技术

• 关键词：物联网,自动化,网络
• 作者：王华强 张伟宁
• 摘要：本文通过对物联网技术在工业自动化行业应用现状的分析，并结合自动化技术及网络技术的发展趋势，浅谈在工业自动化行业应用物联网技术的未来前景。

在当今社会无论是互联网还是物联网都已成为我们生活中不可缺少的一部分，如何将物联网的技术应用到工业自动化及生产过程中，是我们面临的一大考验和有待研究的课题，因为物联网技术的应用不仅能够实现生产过程的远程监控和无人值守等基本功能，还能够改变和提高生产管理模式、提高工作效率，所以我们只有将这一难题攻破才能将物联网技术高质量、高效率的应用到工业自动化领域当中。

一、 物联网在面向工业自动化中的关键技术

物联网在面向工业自动化的过程中所涉及的技术主要有三个层面，一是信息的感知、识别和定位，二是网络接入及数据和信号的处理，三是行业应用等等。其中，信息的感知、识别和定位是物联网在发展和应用过程中的基础层，在这一过程中RFID技术、传感技术和控制技术在这一过程中起到主要作用，是这一层的主要技术。而网络接入及数据和信号的处理过程中，主要依靠于现有的通讯和无线网络来实现这一技术的发展和应用，并通过各种设备与通讯网络的连接将所接收到的数据上传至互联网，以实现信息数据的网络传输过程，而在这一过程中传输数据、存储数据、网络信息的管理等技术是这一层的主要技术。第三点，是物联网技术在经过以上两点的技术处理后，才能为广大用户提供更丰富更优质高效的特定服务，而在这一过程中，对于上传至互联网的数据进行处理是这一层的主要技术。

1.工业物联网应用的现状

正如前面提到的前两层技术目前已经比较成熟，特别是智能传感器，可编程控制器等已经普遍应用到工业自动化系统中，伴随着无线网络，3G/4G技术的日臻完善，网络接入和数据传输也趋于成熟，那么如何将传到互联网上的这些工业数据进行处理、归类、存储，并用客户容易查询的方式分享这些数据，且整套系统的价格适中，能便于广泛的市场推广，这就是我们目前有待研究的课题。目前市场上普遍的解决方案是云访问，即通过专用的物联网接入设备或称为前端数据采集器将现场传感器的信号或PLC的数据等采集上来，然后通过3G/4G网络传输到特定的云服务器上，在云服务器端运行专用的云平台软件，对上传的数据进行处理、归类、存储，客户端可通过互联网在任何地方通过电脑或手机进行远程查询和访问。

2.云服务器+云平台软件方式的缺陷

目前市场上有很多公司在研发云访问系统，但缺乏统一的规范和标准，特别是每家系统都必须配各自的物联网接入设备，造成成本的浪费，云平台软件也是五花八门，水平残次不齐，访问界面不友好，客户也不方便自己定制和编程，目前只能实现一些简单据的查询和报警功能，更多客户特定的实时状态监视及统计分析功能还无法实现。而且目前系统的价格还是偏高，对于一些中小客户还难以接受。由于以上的这些原因造成了云访问模式很难大范围推广，只能在一些大企业中试点运行。

3.一种适合小企业使用的云访问模式

现在介绍一种适合小企业使用的云访问模式，为什么说它适合小企业使用呢？因为它实施简单，无需云服务器，无需云平台软件，系统造价低，所以是中小企业实现工业物联网的首选方案。它的原理是将我们普遍应用在工业自动化行业的PLC控制器作为WebServer直接将其内部的数据上传至互联网，每个移动客户端可通过浏览器直接访问该PLC，通过PLC中的软件即可实现远程的实时监控及数据查询，趋势图显示等丰富的功能。由于软件的编程是在PLC内完成，所以不再需要专业的IT软件工程师来开发专用的程序，实施简单，成本低。目前有很多大品牌PLC都支持WebServer功能，只是开发WEB页面往往需要对HTML5, JAVA等语言进行编写，对工控领域的从业者难度较大，这直接造成了广大用户没有注意到这种云访问模式的优越性。

4.美国HORNER公司的WebMI 云访问模式

美国HORNER公司是“一体化控制理念（ALL IN ONE）”的倡导者，它的控制器是将PLC、触摸屏、内置IO、网络四大部分集成于一体的一体化控制器。它的编程软件Cscape既可以编控制程序，也同时可以编辑触摸屏画面，使编程变得轻松易学。

美国HORNER公司最新推出的WebMI云访问功能，只需要用户在原有控制程序中做一个简单的配置，就可以一键直接生成WEB访问页面。用户将控制器接入互联网，接下来即可在任何地方轻松地实现远程实时监控，可以用电脑或手机，看到的画面可以和触摸屏一样，也可以单独开发特定的画面。该方案的最大特点就是实施简单，成本低，用户或工程师不需要熟悉和编写复杂的HTML5代码，而且远程看到的监控画面和当地触摸屏画面完全一致，是智能化工厂和无人值守场合实现自动化的最佳选择。

二、工业领域物联网技术的推广及未来发展趋势

在“中国制造2025“国家强国战略的指引下，物联网技术在我国工业领域的应用将具有广阔的应用前景，通过物联网技术的应用可有力地促进无人工厂，机械管理和智慧工业的迅速发展，现就应用物联网技术的云访问在工业自动化行业未来的发展趋势做一简单介绍。

1. 在安全生产领域的应用

目前，物联网技术已成为各个生产领域能够保障安全生产的重要技术手段，在生产过程中，按照云访问的技术要求对被监控设备进行联网，从而对实行生产的工人、进行生产的机器、以及生产的环境等进行全方位监控，通过对实时数据与历史大数据经验值的分析对比，可以在故障发生前即可提前预警，及早消除故障隐患，改变现有的被动维护方式为预防性维护，延长设备寿命，提高设备使用率。当故障出现时，智能系统可通过短信，微信，邮件等多种方式及时通知主管人员，接到报警后主管人员可通过手机迅速访问现场设备，了解最新的设备信息，第一时间做出判断并通知现场人员立即处理，使故障处理更加快捷和方便。

2. 在生产制造环节的应用

物联网技术目前被应用于各个行业的生产制造的每一个环节当中，利用安装了物联网技术的生产设备，通过采集数据、生产检测来控制产品质量和原材料消耗等情况。这样就可以实现对工业生产、设备制造等环节的远程实时监控，特别是对于需要无人值守的工业现场，云访问模式就显得更为重要，例如泵站、换热站、油田计量站和采油机、矿井、有毒有害气体危险场合等，可实现无人值守远程监控，从而提高企业生产自动化水平、生产能力和生产效率，为企业节约更多的资本投入。

3.物联网技术可降低自动化系统的成本

通过使用物联网技术，可优化自动化系统中的一些配置，降低控制系统的成本，即为企业节约更多的资本投入，也可以为节能环保做出贡献。例如工业现场的触摸屏，在很多场合触摸屏利用率不高，当巡检和设备维护时使用一次，其余大不部分时间不用，如果采用美国HORNER公司的云访问方案即可取消这些触摸屏，用操作人员自己的手机来查看设备的运行状态并进行操作和设置，其功能完全和原来的触摸屏一样，试想一下，如果采用这样的方案，我们可以节省多少控制成本，类似的改进还有很多方面需要我们认真思考和发现。

4.在经营管理环节的应用

物联网技术应用在经营管理环节当中主要是应用于供应链管理和生产管理两个环节当中。在这两个环节中应用物联网技术不仅能减少成本，能够提高相关工作人员的工作效率，还能提高企业的管理效率和管理的智能化水平。例如，在设备制造，生产线，码头，油田等控制系统引入能耗监控，通过对能耗数据的分析，计算出设备的生产效率、设备利用率、故障率等重要数据，为管理层科学管理企业提供了必要的决策依据。