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2023-03-29
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工业物联网的主要目标是为制造业提供智能解决方案。IIoT
为制造商提供了一系列好处工业设备物联网系统,包括创新、降低维护成本、提高效率和减少非生产期。物联网设备可以显着帮助公司改善运营。这项技术有许多应用,并且在不断发展。
工业物联网是一个连接对象和计算设备的生态系统。一切都可以连接到网络以交换收集的数据。将多个设备连接到 IP
网络并设置常规数据分析非常容易。这使得实时数据可以轻松地与参与工业流程的其工业设备物联网系统他用户共享。它还可以帮助制造商降低成本并提高产品质量。制造商可以从 IIoT
技术带来的好处中受益匪浅。
1、工业物联网设备基于工业环境制造工业设备物联网系统,要求比消费物联网高。
工业物联网的设备位于工业环境中工业设备物联网系统,或许是在工厂车间内,也有可能在高速运行的铁路系统里,或者在酒店餐厅里,或市政照明系统里面,也有可能在电网里面。相比消费级物联网,工业物联网有着更加严格的要求,包括无时无刻的控制,坚如磐石的安全性能,复杂环境下(无论是极热或极冷,多尘,潮湿,嘈杂,不方便)运行的能力,以及无人自动化的操作能力。不像大多数近期设计的消费者级别的设备,现有的很多工业设备已经运行工业设备物联网系统了很长一段时间,通常以几十年衡量。
2、工业物联网系统必须具有可扩展性。
由于工业物联网应用环境更为复杂,使得工业物联网对扩展性的要求较高,比消费者家庭自动化项目复杂得多。工业物联网系统会产生数十亿个数据点,必须考虑将信息从传感器传输到最终目的地的方式 ——通常是工业控制系统,如SCADA(监控和数据采集) 平台。而消费者物联网应用涉及较少的设备和数据点,如何最大限度地减少中央服务器的吞吐量,并不算什么大问题。
3、工业物联网安全要求更高。
根据Hewlett Packard研究,有70%的物联网设备存在安全漏洞。如攻击者获得了客户财产相关的实时视频资料,那么对智能家居进行黑客攻击可能会对个人隐私造成重大影响,但网络入侵的影响是局部的。而工业物联网中就不同,这些系统通常要将传感器连接到关键的基础设施资源,如发电厂和水资源管理设施,那么其潜在的影响要严重得多。因此,工业物联网必须满足更严苛的网络安全要求,才能获得批准使用。
在2018年底,曾经构思工业设备物联网系统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工业设备物联网系统了,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工业设备物联网系统;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。
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