互联网技术给工业自动化带来的启示及创新机遇

宋铁和

摘要：随着互联网技术在工业领域的应用越来越广泛，极大地推动了工业自动化向网络化、智能化的方向发展，在提高工业生产效率，保障工业生产安全，实现工业节能减排目标等方面发挥着不可忽视的作用。本文对互联网技术给工业自动化带来的变革、启示及创新机遇进行探讨。

关键词：互联网技术  工业自动化  智能化  网络化

1 互联网技术给工业自动化带来的变革

当前，互联网技术已经在工业领域得到了一定应用，对工业自动化带来了巨大变革，主要表现在以下几个方面：

1.1 提高供应链管理效率

将互联网技术应用于供应链管理中，能够使供应链管理中采购、库存、销售等各个环节衔接起来，提高供应链运作效率，降低生产成本。如，在生产设备中应用数据与信号处理技术，及时采集生产设备的相关信息，并在生产中利用识别技术监控原材料的消耗，能够实现工业生产自动化管理。欧洲的空中客车公司将传感网络技术应用到供应链管理中，构建了全球制造业效率最高、规模最大的供应链体系，实现了供应链管理的高效运作。

1.2 优化工业生产工艺

在工业生产线上引入互联网技术，不仅提高了生产线过程检测、生产设备监控、实时参数采集、材料消耗监测的自动化水平，而且还提高了生产过程监控、诊断、控制、决策、维护的智能化水平。如，钢铁企业在生产过程中应用通信网络技术和传感器技术，实现了对加工产品温度、厚度和宽度的实时监控，确保产品质量始终处于受控状态，促使生产流程不断优化。

1.3 强化环保监测

在工业生产中，通过将环保设备与互联网技术相融合，能够实现对各种工业污染源及污染治理关键指标的实时监控。环保部门可在重点排污企业的排污口安装无线传感设备，实时监控企业的排污情况，一旦发现污染物排放超标，则可远程关闭排污口，从而有效遏制环境污染事件的发生。

1.4 保障工业安全生产

在工业生产中，通过将传感设备布置到作业现场和设备中，可以建立起开放化、系统化、多元化的综合网络监管平台，充分发挥网络监管平台实时感知、准确辨识、快捷响应、有效控制各种作业危险的作用，通过实时了解危险环境中作业人员、生产设备以及周边环境的相关信息，从而及时消除安全隐患，保障工业生产安全。

2 互联网技术给工业自动化带来的启示和创新机遇

随着互联网技术的不断发展与广泛应用，传统的工业自动化系统应当在各个环节与先进的互联网技术进行融合，并在终端应用系统开发、信息安全、标准体系、互联互通、测试技术等方面进行全面升级。从当前技术发展前景来看，互联网化的工业自动化产品将更加网络化、小型化、低成本化，不仅有利于强化生产过程控制，更有利于提高工业生产力。由此可见，互联网技术的应用，势必会给工业自动化发展带来更多的创新机遇。

2.1 控制系统网络化

随着网络通信技术的不断发展，工业控制系统由最初的计算机集中控制系统，到第二代分散控制系统，发展到现在的现场总线控制系统，使得网络化控制系统成为工业自动化领域的前沿课题之一。在工业控制系统网络化发展的背景下，相比较基于客户端/服务端的网络化控制系统而言，基于多代理系统的智能控制系统具备更好的移动性、自主性和灵活性，能够解决网络化控制中的复杂问题，使其成为了工业控制系统网络化的必然发展趋势。工业控制网络要进一步融合现场总线、以太网、嵌入式技术、无线通信技术和多种控制网络互联技术，增强控制系统的稳定性、互操作性和开放性，为降低生产成本、强化生产管理提供技术支撑。

2.2 工业通信无线化

将互联网技术应用到工业通信领域中，可为实现工业通信无线化带来新契机。尤其在有线无法使用的作业现场，使用无线通信更能发挥其确定性、可靠性、实时性、兼容性的优势。在未来发展中，各大供应商在工业自动化产品中应积极引入蓝牙、GPS、WiFi、LTE、WiMax等先进技术，增加产品的通信功能和无线联网功能，推动工业通信无线化的实现。当前，无线技术在工业自动化领域的应用仍局限于采集和监控方面，但是随着无线技术可靠性的不断增强，势必会扩大在工业自动化领域中的应用范围。

2.3 仪器仪表智能化

当前，我国适用于工业领域的仪器仪表大多数属于中低档水平，而高档、大型的仪器设备均依赖于国外进口，严重阻碍了我国工业自动化创造水平的提高。为此，我国仪器仪表行业必须借助互联网技术积极开展新型产品研制，使仪器仪表向高智能化的方向发展。与传统仪器仪表相比，新型仪器仪表与元器件应具备微型化、电子化、数字化、智能化、网络化、计算机化、光电机一体化、综合自动化的特点。如，通过在仪器仪表模式识别、图像融合中引入智能感知与压缩感知技术，以增强仪器仪表的智能性。

2.4 安全生产自动化

安全生产管理一直以来是工业生产的重中之重，随着信息技术、互联网技术、计算机技术的不断发展，为有效提高工业安全生产水平带来了机遇。工业安全生产主要分为机械安全和过程安全两大部分，机械安全可以通过使用安全按钮、安全门、安全传感器、安全总线、安全PLC等产品加以实现，过程安全则需要保障机械运作过程、人员操作过程以及作业环境的安全性，要求在不影响正常生产的情况下，制定和落实安全解决方案。当前，在工业生产领域所采用的安全仪表系统（SIS）就是能够确保机械安全和过程安全的重要措施。SIS网络建设以互联网技术为支撑，通过采集、汇总、存储生产控制系统（如PLC、DCS系统）的重要参数，使安全管理人员及时了解和准确分析生产信息，从而保障生产控制系统网络始终处于可靠运行状态，提高工业安全生产的自动化水平。然而，我国生产的SIS产品获得功能安全认证的较少，所以如何提高计算机网络系统的安全性已经成为今后提高SIS网络建设水平的关键所在。

2.5 通信协议标准渐近化

通信协议标准化意味着以网络环境为依托的工业控制系统具有更加良好的可操作性。众所周知，TCP/IP是互联网中应用最为广泛的通信协议标准，分散控制系统（DCS）在控制网络中自成体系;现场总线控制系统（FCS）虽然达到了国际标准，但其种类相对较多，从而增大了选择难度;工业以太网是一种新型的控制系统。随着工业生产自动化系统向智能化、网络化、分布化的方向发展，要求通信协议必须具有开放性的特点。从国内目前的总体情况上看，标准的水平相对较低，同时标准制定与修订的速度比较缓慢，高技术标准的缺乏成为制约国民经济发展的主要问题之一。为此，加快工业自动化控制系统相关通信协议标准的制定已经势在必行。

3 结论

总而言之，互联网技术已经成为工业领域中最热点的应用技术之一。为了加快我国工业自动化的发展进程，促进工业可持续发展，有必要在工业领域中充分应用先进的互联网技术，使其渗透到工业生产的各个方面，实现工业生产工艺流程最优化、安全生产自动化、控制系统网络化、供应链管理高效化的目标，从而为提高我国工业经济发展水平奠定坚实基础。

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