“工业互联网”的概念最早由通用电气于2012年提出,随后美国五家行业龙头企业联手组建了工业互联网联盟(IIC),将这一概念大力推广开来。除了通用电气这样的制造业巨头,加入该联盟的还有IBM、思科、英特尔和AT&T等IT企业。国内有树根互联、海尔卡奥斯、北京宏途创联科技有限公司、用友云。
工业互联网的本质和核心是通过工业互联网平台把设备、生产线、工厂、供应商、产品和客户紧密地连接融合起来。可以帮助制造业拉长产业链,形成跨设备、跨系统、跨厂区、跨地区的互联互通,从而提高效率,推动整个制造服务体系智能化。还有利于推动制造业融通发展,实现制造业和服务业之间的跨越发展,使工业经济各种要素资源能够高效共享。工业物联网是将具有感知、监控能力的各类采集、控制传感器或控制器,以及移动通信、智能分析等技术不断融入到工业生产过程各个环节,从而大幅提高制造效率,改善产品质量,降低产品成本和资源消耗,最终实现将传统工业提升到智能化的新阶段。从应用形式上,工业物联网的应用具有实时性、自动化、嵌入式(软件)、安全性、和信息互通互联性等特点。
工业物联网(IIoT,Industrial Internet of Things)是物联网(IoT)中最大的和最重要的组成部分,虽然从支出的角度来看现在消费者应用是物联网(IoT)最大的应用领域,而工业物联网(IIoT)的应用主要是从 2018 年开始的,尽管如此,工业物联网(IIoT)在整个物联网(IoT)的应用图景中仍然在变得更加重要和先进。
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。
是一家。工业互联网与物联网研究所是中国信息通信研究院为深入贯彻国家工业互联网创新发展的前沿组织,所以是一家。工业互联网与物联网研究所,数字智能时代的网络,基础设施运营者,同时一批基于公共客户端的标识应用迅猛发展,助力消费互联网与工业互联网的融合创新、协同发展。工业互联网简单来说就是:连接人、机、物,实现高效智能化,很多佛山的制造业都通过精工智能这个公司数字化转型成功,工业互联网比较适合电子或家电行业,越早做改革,越领先同行,佛山发展快是有原因的~工业物联网案例比较多:1、物联网传感技术检测水环境;2、无线数传在桥梁检测中传感器信号的采集方案;3、物联网在工业现场远程采集、控制应用案例;4、E820-DTU工业现场无线变送应用;5、非接触式经济之无人零售方案等等。
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