物联网为工业自动化带来了什么?
发布于:2019-7-09 8:36

我们近几年听到了许多关于物联网的讯息,它们往往是以大企业和大数据为中心,在消费领域探讨的更多。时至今日,物联网究竟对制造业产生了哪些影响?实现物联网需要具备哪些条件?在工业自动化中,满足物联网的特定要求所需的标准、连接性、集成和流程又是什么?

在制造业中,无论称为工业4.0或物联网,其本质均是机器的连接,包括将机器与机器互联,与专家系统互联以及与管理执行系统互联等。从而通过系统架构级别较低的智能设备(按钮、伺服驱动器自动补偿、能量监测器、全景摄像机、加速计和急停按钮等)获得比以往更可行的信息。

物联网不仅是将工业网络扩展到设备级架构,还包括将安全、运动、机器对机器智能、自动维护资源和企业连接性融入到目前难以企及的制造智能。从资源管理到智能机器设备再到预见性维护,物联网的快速发展,为制造自动化也带来了很多积极的影响。

安全的远程连接

物联网希望实现万物互联,以便进行诊断、配方管理、协作工程和各种数据采集(从OEE到序列化)。物联网能够获取更多当前尚未获取的数据。原因可能是我们之前没有部署用于获取数据的传感器而且IT也不允许这样做。

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年的趋势是实现安全服务器与控制软件套件的无缝集成。

网络安全

工业自动化用户思维的最大转变可能是从硬连接的安全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示的过渡。而现实中,我们的生活早已改变。我们会毫不犹豫的乘坐电子导航系统的航班。我们乘坐无人驾驶的区间列车抵达航站楼。即使开往航站楼的汽车都与网络设备息息相关(例如:防抱死制动、安全气囊弹出和恒速操纵器等),我们没有担心它们的安全性,是因为我们看不到。

网络安全对于提高生产力大有帮助,能够有效防止工人试图绕过安全系统操作。在安装费用、测试和诊断能力方面,网络安全也有许多优势。既要保持控制和线路功率又要确保工作速度、转矩、方向和位置不会引起危害。在实施过程中还要符合传统安全实施方案(即:将主控系统状态与独立控制器上的校验做比较)。

物联网对于工业安全有何促进呢?安全系统通过确定性工业以太网联网。同时,安全模式下的每个状态变化、每个操作实例均被记录下来并通过互联网传送给管理人员。联锁装置或光幕可传达破损程度、时间和间隔,以帮助管理人员分析根本原因。

预见性维护

预见性维护的关键是根据机器实际状态而非根据固定的周期进行监控。此外,监控机器状态的关键是机械扰动。利用加速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,预测发生故障的趋势,以安排预先性维护。

过程越关键,维护的成本越大。简单设备的故障可能会使某一过程出现灾难性结果。频率分析还可促使在设备受损前找出根本原因。如可记录润滑、剥落或腐蚀等状况,则可采取预防性维护措施。

资源管理

能源监测,不仅是电力监测,还包括水、蒸汽、压缩空气和真空、天然气、温度等,可以帮助您认识到提高可持续性的巨大潜力。

工业物联网的相关标准

从以太网到互联网

物联网是基于TCP/IP、HTTP、FTP和其他普遍接受的互联网通信标准,包括从基于以太网的工业网络到局域网和互联网。现如今,即使是廉价的控制器预计也会提供网络服务器和一个或更多以太网连接。

工控系统的网络安全

ISA/IEC-62443(ISA99)对工控系统网络安全措施进行了全面概述。其为复杂的主题,需要主题专家的参与。总之,IT有安全标准,自动化也要有安全标准。

安全VPN服务器和托管云服务现被广泛使用。满足工业自动化特定需求的安全服务正在兴起。安全VPN功能正在内置于自动化软件套件中。具有大量IT资源的广大用户和集成商可通过这些接口连接自己的资源。机器制造商和用户可采用软件即服务解决方案,无需投入额外的IT基础设施。

服务由第三方、控制供应商、机器制造商和集成商提供。安全服务包括整体远程数据采集、监控、数据存储、报告与诊断。

VNC访问

虚拟网络计算是物联网的缩影。VNC是开源共享系统,允许远程访问具有物联网功能的控制器,而不需使用供应商软件包。无需任何许可证和专用通信软件或硬件。您只需要知道控制器的IP地址。

开放式网络安全

如果没有开放的标准,物联网必将失败。物联网无法忍受封闭系统,原因是它将连接万物。网络安全也具有国际标准。openSAFETY协议栈是openSAFETY技术规范符合IEC61784-3-13的实现,且可获得免费许可。

专用协议(限于最初设计所面向的网络)不支持物联网。其原因是这些专用协议将限制连接性,并会有效限制第三方访问,以开发主机接口而非从机接口。为实现开放性,安全务必允许任何自动化供应商开发兼容的控制器和设备。