摘要：咱们近几年听到了许多关于物联网的消息，它们往往是以大企业和大数据为中心，在消费范畴讨论的更多。时至今日，物联网终究对制作业发生了哪些影响?完结物联网需求具有哪些条件?在工业主动化中，满意物联网的特定要求所需的规范、衔接性、集成和流程又是什么?
咱们近几年听到了许多关于物联网(IoT)的消息，它们往往是以大企业和大数据为中心，在消费范畴讨论的更多。时至今日，物联网终究对制作业发生了哪些影响?完结物联网需求具有哪些条件?在工业主动化中，满意物联网的特定要求所需的规范、衔接性、集成和流程又是什么?
在制作业中，不管称为工业4.0或物联网，其本质均是机器的衔接，包含将机器与机器互联，与专家体系互联以及与办理履行体系互联等。然后通过体系架构等级较低的智能设备(按钮、伺服驱动器主动补偿、能量监测器、全景摄像机、加快计和急停按钮等)取得比以往更可行的信息。
物联网不只是将工业网络扩展到设备级架构，还包含将安全、运动、机器对机器智能、主动保护资源和企业衔接性融入到现在难以企及的制作智能。从资源办理到智能机器设备再到预见性保护，物联网的快速展开，为制作主动化也带来了许多活跃的影响。
安全的长途衔接
物联网期望完结万物互联，以便进行确诊、配方办理、协作工程和各种数据收集(从OEE到序列化)。物联网能够获取更多其时没有获取的数据。原因或许是咱们之前没有布置用于获取数据的传感器而且IT也不答应这样做。
实践是这种智能传感器现已存在，只不过企业还没有意识到把钱花在这个当地的优点。常见的疑问比如说，“为何额定花100美元购买一个有或许不小心就被叉车撞坏的智能传感器呢?”
在2014年，安全方面的重大突破是安全虚拟私有网络(VPN)服务器和云服务。2015年的趋势是完结安全服务器与操控软件套件的无缝集成。
图1 通过联网的传感器进行状况监控，来猜测或许呈现的机器毛病。
网络安全
工业主动化用户思想的最大改动或许是从硬衔接的安全PLC和继电器转移到网络安全性。这意味着从普通工人用螺丝刀紧铜线到咨询软件显现的过渡。而实践中，咱们的日子早已改动。咱们会坚决果断的乘坐电子导航体系的航班。咱们乘坐无人驾驶的区间列车抵达航站楼。即便开往航站楼的轿车都与网络设备休戚相关(例如：防抱死制动、安全气囊弹出和恒速操纵器等)，咱们没有忧虑它们的安全性，是由于咱们看不到。
网络安全关于进步出产力大有协助操控工程网版权一切，能够有用避免工人企图绕过安全体系操作。在设备费用、测验和确诊才能方面，网络安全也有许多优势。既要坚持操控和线路功率又要保证作业速度、转矩、方向和方位不会引起损害。在施行进程中还要契合传统安全施行计划(即：将主控体系状况与独立操控器上的校验做比较)。
与E-stop急停按钮将一切电源堵截不同，网络安全答应体系在安全形式下接连运转。安全形式运转旨在避免操作员误操作，企图通过打开门联锁设备来铲除阻塞，或在无机器防护设备的状况下操作。相反，它要保证轧辊不能以非安全方向旋转，或许机器人手臂无法快速用力，以保护修理工人的安全。
物联网关于工业安全有何促进呢?安全体系通过确认性工业以太网联网。一起，安全形式下的每个状况改动、每个操作实例均被记载下来并通过互联网传送给办理人员。联锁设备或光幕可传达破损程度、时刻和间隔，以协助办理人员剖析根本原因。
安全的运动操控
在网络安全功用中，安全运动操控功用最为强壮。通过嵌入到伺服安排/变频驱动(配有安全编码器等硬件)中的智能软件，网络安全体系可坚持出产线、印刷机、机器人及其他设备的正常运转(在安全形式下)。这种智能不只能够供给现在了解的安全扭矩封闭信息，还能够供给安全的受限转矩、受限速度、方位和受限加快度等更多信息。
现在，出产线上的机器可在安全形式下持续运转。而在曩昔，急停按钮或受控封闭将会敞开，以铲除阻塞信息，进行修正或弥补资料。现在的紧迫停机按钮也不再需求硬接线，它能够通过以太网衔接而且成为操控面板的一部分。
预见性保护
预见性保护的要害是依据机器实践状况而非依据固定的周期进行监控。此外，监控机器状况的要害是机械扰动。运用加快度计等网络化传感器可检测轴承、主轴、联轴器和其他机械设备的频率，猜测发生毛病的趋势，以安排预先性保护(见图1）
进程越要害，保护的本钱越大。简略设备的毛病或许会使某一进程呈现灾难性成果。频率剖析还可促进在设备受损前找出根本原因。如可记载光滑、脱落或腐蚀等状况，则可采用预防性保护办法。
资源办理
动力监测，不只是电力监测，还包含水、蒸汽、压缩空气和真空、天然气、温度等，能够协助您认识到进步可持续性的巨大潜力。
将这些监测数据带入到独自的机器和进程单元(不只是分支电路或输入电表)，将使数据变得更可行。为何一个缩短炉或轮班比另一缩短炉或轮班耗能多?权衡动力本钱和出产量之后的最佳出产线速度是什么?
主动补偿
将更多智能面向设备级而不只是在物联网通讯。这样有助于进步功用并省去人为干涉。先进的伺服驱动器便是一个好比如。
驱动器内的主动补偿能够呼应异常状况，预先消除搅扰，无需技能人员对驱动器进行微调。无需引进示波器功用，也不必再刺进笔记本电脑。
主动装备
将较旧组件替换为具有更新固件版其他组件亦是如此。在曩昔，这一进程需求手动重置新组件，一般需将软件加载到PC。现可主动完结，无需用户干涉。
板载智能及操控器和设备之间的以太网通讯意味着操控器可查询新组件并将其固件主动降级为正在运用的版别。
这意味着不需求任何技能员CONTROL ENGINEERING China版权一切，无需保护软件，无需晋级软件答应证，无毛病显现，也不必预先将备用组件放置在架子上等着落满尘埃。
智能I/O切片
将智能面向设备级的另一实例是运用带有板载FPGA的I/O切片，答应设备和I/O切片之间直接呼应，然后绕过背板、PLC 的CPU和体系扫描。成果是呼应时刻短至1微秒。
这种前所未闻的超快速度是否有实践用处?考虑如下的运用，是否会招引你：让喷胶枪向装箱机更精确地打胶，更快速的商标打印，以及大幅缩短枕式包装机上传感器和回收站之间的间隔。
与项目中机器的其他部分相同，I/O切片也用IEC 61131-3言语编程，不过它们仅在切片级履行。
分布式运动操控
具有以太网通讯和板载I/O功用的机载集成式电机/驱动器早已层出不穷。现在，这一概念已扩展到机载分布式密封驱动器，以协助传统的电机到达更高的转矩和速度要求(见图2)。此外，小型驱动器(例如：格局转化所用的步进电机)能够选用IP67分布式I/O模块。
自主保护
这种板载智能结合廉价固态存储器能够大幅节省本钱，促进机器更高效。依据作业辅导书，操作员和技能人员运用动画和视频走查的好处是有据可依的。
为何不将这些动画与操控体系中的毛病代码相关联，并使操作员按榜首队伍的毛病扫除进行走查?通过虚拟网络核算(VNC)和Wi-Fi，动画可在操作员的智能手机或平板电脑上运转，并在需求的状况下走查整条出产线，并衔接到交互式毛病扫除辅助东西(见图3)。
图3 通过VNC和Wi-Fi，动画可在操作员的智能手机或平板电脑上运转，
以供给作业辅导或协助进行毛病扫除。
这一进程称为“自主保护”。其意味着保护技能员无需取回出产线上的机器，由于即便是缺乏经验的操作员也可自行处理问题，并可战胜言语和读写妨碍。
当然，假如问题无法处理www.cechina.cn，则操控器将向值勤的保护技能员发送信息，针对他或她所履行的操作供给主张，辨认存在毛病的部件并提交订购单，收购一个新部件。与此一起，毛病也会被好好记载下来，并上报办理部门、机器制作商和组件供货商。
工业4.0与工业互联网：异曲同工
我记住一位资格颇深的德国搭档在几年前告诉我：工业4.0将是一件了不得的事。坦言讲，其时我讪笑这显着是促销信息。我对物联网的开始反响亦是如此。
究竟，早在十几年前，咱们就具有能够将智能光电传感器放在运送带上的才能，可是没有人愿为此额定付出100美元。因而，当运送带阻塞时，就只能耗费时刻走查出产线，用眼球确认运送带中止的根本原因。
而现在，智能传感器能让您从出产线操控器以及出产线上任何HMI的状况模型中发现问题。技能人员为其供给替换件并在几分钟内从头调理或替换传感器。
工业4.0和工业互联网其实质是相同的，不同之处在于思想。
德国在工程、运用技能和高档机械设备方面一向具有杰出信誉，它们是德国出口经济的根底和经济引擎(企图使欧盟其他国家脱节耐久经济衰退)且令民族较为骄傲。因而，德国捉住物联网的潜力并集中于工业运用便成为显而易见的事。
在德国和整个欧洲，技能专家倾向于将技能销售给其他技能专家。这种做法与美国相反。在美国，技能专家需压服重视季度财报的财政经理增加对科技的出资，以坚持竞争力并发生有机增加。我以为这恰是美国物联网支持者倾向于着重大数据而非可联网机器的原因。他们正在将IT处理计划出售给首席财政官。
这是否意味着工业4.0比工业互联网更有或许改动工厂主动化?我坚信欧洲工业更信任可联网机器的愿景。因而，信仰这一愿景的机器制作商和技能供货商应该首要瞄准欧洲商场。
欧洲称为工业4.0，其他国家和地区或许也有各自的叫法。不管在这些商场上的称号是什么，其实质都是万变不离其宗。莫让您的安排堕入工业4.0和工业互联网的争辩中，其实它们是一回事CONTROL ENGINEERING China版权一切，即通过以太网/互联网衔接机器，完结比以往更高效的运转。
需求留意的是，咱们应保证它们所运用的规范相同。
工业物联网的相关规范
以下各段介绍了工业物联网成功施行涉及到的一些规范。
从以太网到互联网
物联网是根据TCP/IP、HTTP、FTP和其他遍及承受的互联网通讯规范，包含从根据以太网的工业网络到局域网和互联网。现现在，即便是廉价的操控器估计也会供给网络服务器和一个或更多以太网衔接。
工控体系的网络安全
ISA/IEC-62443(ISA 99)对工控体系网络安全办法进行了全面概述。其为杂乱的主题，需求主题专家的参加。总归，IT有安全规范，主动化也要有安全规范。
安全VPN服务器和保管云服务现被广泛运用。满意工业主动化特定需求的安全服务正在鼓起。安全VPN功用正在内置于主动化软件套件中。具有很多IT资源的广阔用户和集成商可通过这些接口衔接自己的资源。机器制作商和用户可选用软件即服务处理计划，无需投入额定的IT根底设施。
服务由第三方、操控供货商、机器制作商和集成商供给。安全服务包含全体长途数据收集、监控、数据存储、陈述与确诊。
VNC拜访
虚拟网络核算是物联网的缩影。VNC是开源同享体系，答应长途拜访具有物联网功用的操控器，而不需运用供货商软件包。无需任何答应证和专用通讯软件或硬件。您只需求知道操控器的IP地址。
敞开式网络安全
假如没有敞开的规范，物联网必将失利。物联网无法忍受封闭体系，原因是它将衔接万物。网络安全也具有世界规范。openSAFETY协议栈是openSAFETY技能规范契合IEC 61784-3-13的完结，且可取得免费答应。
此外，经测验和证明，openSAFETY可运转在首要工业网络的运用层：Profinet、EtherNet/IP、 Modbus TCP、 SERCOS III、 EtherCAT和POWERLINK。不过CONTROL ENGINEERING China版权一切，用户能够指定供货商的openSAFETY协议。
专用协议(限于开始设计所面向的网络)不支持物联网。其原因是这些专用协议将约束衔接性，并会有用约束第三方拜访，以开发主机接口而非从机接口。为完结敞开性，安全必须答应任何主动化供货商开发兼容的操控器和设备。
ISA TR88.00.02
此规范被广泛称为OMAC PackML。其描绘了一个状况模型、形式和标签命名，开始预期与包装出产线(一般由许多不同供货商凭借不同操控渠道构成机械设备)通讯。
PackML由机械主动化与操控安排(OMAC)开发。其被证明与任何离散操控计划有平等的杰出相关性。通过世界主动化学会(ISA)批阅流程，OMAC清晰采用了此规范，成为一份ISA技能陈述，ISA TR88.00.02。OMAC接下来将发动世界电工委员会(IEC)批阅流程。TR88是机器编程及机器对机器和办理数据收集的一项要害规范。
OPC UA
OPC UA(IEC 62541)是OPC基金会所开发的OPC一致架构，以代替开始的OPC(用于进程操控的OLE，OLE表明目标链接与嵌入，根据COM的微软接口)。
OPC UA根据网络服务且与渠道无关。PLCopen(代表IEC 61131-3)和OPC基金会之间正在展开协作，努力将OPC UA确以为盛行的操控编程规范。估计会遵从OMAC新计划、ISA TR88.00.02 (PackML)。
比较PLC供货商所供给的专用数据收集东西并限于他们的产品，OPC UA是真实的世界规范。OPC通讯满意以太网和互联网之间，以及工厂和办理体系之间的数据处理需求。
