在2018年底,曾经构思了系列文章从自动化理论看工业互联网,原计划写三部分内容:介绍自动化理论在日常生活中的应用(以第五项修炼介绍)、自动化理论在供应链管理中的应用、自动化理论在物联网中的应用。
但于2019年初加入SAP后,一直忙于学习SAP丰富的知识,这系列的文章就中断了,但一直还是想写一写我是如何利用自动化理论学物联网的。
自动化理论中,最重要的就是闭环控制,大部分内容讨论的是通过闭环控制,实现自动控制系统的稳定性。看一下闭环控制原理:
在这个图中,被控对象是控制目标。而控制器、执行器和传感器都是为了实现被控对象能够达到控制目标。因而自动化原理中最核心的是 控制器 、 执行器 和 传感器 。
在拿一张物联网的架构图,我学习物联网的时候,最早用的是IBM的一张原理图:
这张图中,物联网的架构中,包括感知与识别, 控制与管理,模型与分析。
其中感知与识别对应着 传感器 ,控制与管理对应着 执行器 ,模型与分析对应着 控制器 。
物联网的架构完全可以对应上控制原理的基本架构。
物联网的架构与自动控制原理有很多相似之处,但物联网相对于自动化设备要复杂:
1、早期自动化应用于设备处传感器、控制器、执行器都是控制单一设备,不需要识别被控设备。但是物联网系统管理的设备多,对设备管理时,需要识别设备,因而物联网需要有识别功能,可以是通过ID识别,也可以通过IP识别。
2、早期自动化都是本地执行有了DCS之后,才有集中管理,分散控制的,所以控制器相对简单。但是物联网需要将信息集中处理,大大增加了复杂度:需要网络支持,需要人工智能技术来实现控制功能,考虑多个设备之间的联动关系。所以物联网相对于自动化原理,复杂性大部分体现在控制器上。现在集中讨论的大数据、智能分析、人工智能、机器学习,通讯协议、通讯网络,所有的目标都是为了实现控制器的功能。
3、物联网在控制器人工智能、大数据分析等应用还不完善,可以直接控制设备非常少,现在物联网的执行器,还是通过事件触发,交由人来处理。因而物联网通过事件驱动的模式会比较普遍:如果未发生异常,不需要人来处理,发生异常会抛事件来让人处理。随着智能技术的发展控制器完善,执行器将越来越多的自动处理。
以上分享的自动化原理,都是早期控制单个设备的原理。自动化应用也在不断完善。比如发展出DCS系统:集散控制系统。其原理是集中管理,分散控制。
设备的控制,还是通过控制回路实现;但对控制设备的管理则集中到中控室,控制回路中的传感器信息上传到中控室,集中监控;对设备控制参数,也可以通过中控室来控制。
可以简单理解为: DCS系统是一个企业内使用的物联网简单系统 。如果将DCS管理的设备实现跨企业的集中管理,同时利用数据实现智能化,就是物联网系统。
在2013年参观陕鼓集团时,他们演示的旋转控制设备远程监控系统,是非常典型的物联网应用,陕鼓的这套系统,就是借鉴了DCS原理实现的。
本文是从自动控制原理看工业互联网系列的第六篇。
物联网就是通过信息传感设备,按照约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
通俗地讲,物联网就是“物物相连的互联网”,它包含两层含义:
第一,物联网是互联网的延伸和扩展,其核心和基础仍然是互联网;
第二,物联网的用户端不仅包括人,还包括物品,物联网实现了人与物品及物品之间信息的交换和通信。
物联网作为新一代信息技术的高度集成和综合运用,具有渗透性强、带动作用大、综合效益好的特点,是继计算机、互联网、移动通信网之后信息产业发展的又一推动者。
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