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工控系統(tǒng)智能化促進(jìn)工業(yè)4.0的到來

工控系統(tǒng)智能化促進(jìn)工業(yè)4.0的到來

2015/10/13 11:16:37

隨著計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展,傳統(tǒng)的控制領(lǐng)域正經(jīng)歷著一場前所未有的變革,工業(yè)控制系統(tǒng)智能化初露崢嶸??刂葡到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)從最初的CCS(計算機(jī)集中控制系統(tǒng)),到第二代的DCS(分散控制系統(tǒng)),發(fā)展到現(xiàn)在流行的FCS(現(xiàn)場總線控制系統(tǒng))。現(xiàn)階段,對諸如圖像、語音信號等大數(shù)據(jù)量、高速率傳輸?shù)囊?,又催生了?dāng)前在工業(yè)控制領(lǐng)域以太網(wǎng)與控制網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合。

  現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)包括過程控制、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(SCADA),分布式控制系統(tǒng)(DCB),程序邏輯控制(PLC)以及其他控制系統(tǒng)等?,F(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的進(jìn)程中,必然是朝著生產(chǎn)裝備智能化、生產(chǎn)過程自動化發(fā)展,只有實現(xiàn)智能工業(yè)才能保證生產(chǎn)制造乃至產(chǎn)品整個生命生產(chǎn)周期中多領(lǐng)域之間的協(xié)調(diào)合作完全智能化,幫助生產(chǎn)型企業(yè)“智能制造”的完美轉(zhuǎn)型。

  大力發(fā)展工業(yè)智能化得到國家政策的大力支持,工業(yè)轉(zhuǎn)型的需要推動工業(yè)控制的車輪駛向“智能制造”的方向。在“十五”期間,國家用信息化帶動工業(yè)化的工作重點(diǎn)有三個方面:一是以電子信息技術(shù)應(yīng)用為重點(diǎn),提高傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過程自動化、控制智能化和管理信息化水平;二是以先進(jìn)制造技術(shù)應(yīng)用為重點(diǎn),推進(jìn)制造業(yè)領(lǐng)域的優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn),振興裝備制造業(yè);三是改造提升重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)、共性技術(shù)及其相關(guān)配套技術(shù)水平、工藝和裝備水平。

  工控系統(tǒng)智能化催生智能工廠

  智能化工廠是部分國家實現(xiàn)軟高度自動化生產(chǎn)之后,提出的新概念,它的理念優(yōu)勢在于推動工業(yè)生產(chǎn)智能化,從而實現(xiàn)科幻般的工業(yè)生產(chǎn)模式。工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)及過程、網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實現(xiàn)、生產(chǎn)物流管理、人機(jī)互動、新技術(shù)的使用以及使用嵌入式傳感器來監(jiān)測有關(guān)的環(huán)境參數(shù)和生產(chǎn)等都需要智能化設(shè)備的支持。

  工業(yè)控制系統(tǒng)的重要發(fā)展方向之一就是“智能工廠”,重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程,以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實現(xiàn)。德國專家們提出的“工業(yè)4.0”的全新理念,主要就對聯(lián)網(wǎng)工廠以及相關(guān)方面的演變進(jìn)行研究。對產(chǎn)品開發(fā)、物流以及生產(chǎn)的集成將通過材料流、產(chǎn)品流、以及信息流得以實現(xiàn),從而構(gòu)建高度復(fù)雜又極為高效的全球化生產(chǎn)運(yùn)營。這樣一來,一條生產(chǎn)線就能夠跟供應(yīng)商以及消費(fèi)信息進(jìn)行連接,從而根據(jù)消費(fèi)者需求對生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行動態(tài)調(diào)整,并對所交付的原材料進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

  隨著自動化、信息化的設(shè)備基礎(chǔ)改進(jìn)到涉及制造、工程、材料使用和供應(yīng)鏈以及生命周期管理的工業(yè)工序,現(xiàn)代化的工廠工廠似乎已經(jīng)開始使用一種全新的智能的途徑來生產(chǎn)產(chǎn)品了。

  相信未來的生產(chǎn)工廠相比將會智能很多。這一智能將通過使用微型化處理器、存儲裝置、傳感器和發(fā)送器來實現(xiàn),這些裝置將被嵌入至幾乎所有可想象的機(jī)器、未加工產(chǎn)品、材料、智能工具類型和用于組織數(shù)據(jù)流的新型軟件。所有這些創(chuàng)新將使產(chǎn)品和機(jī)器能夠相互通信并交換命令。換言之,未來工廠將可以從很大程度自行優(yōu)化和控制其制造流程。盡管在這之前還有很長一段路要走,然而這絲毫不會影響到未來智能化的趨勢方向。

  物聯(lián)網(wǎng)推動工控系統(tǒng)智能化

  對諸如圖像、語音信號等大數(shù)據(jù)量、高速率傳輸?shù)囊?,催生了以太網(wǎng)和控制網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合,網(wǎng)絡(luò)化浪潮又將諸如嵌入式技術(shù)、多標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、無線技術(shù)等新興技術(shù)融合進(jìn)來,從而拓展了工業(yè)控制的發(fā)展空間,帶來新的發(fā)展機(jī)遇。當(dāng)前,工業(yè)控制信息化、三網(wǎng)融合、物聯(lián)網(wǎng)、云計算在內(nèi)的多種新型信息技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用,正快速推動工控智能化。

  按照目前物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢,預(yù)計2020年會有數(shù)十億設(shè)備連通在一起。據(jù)權(quán)威行業(yè)研究機(jī)構(gòu)微信公眾號工業(yè)智能化的研究表明,這首先起源于第一波的電腦和筆記本電腦,隨后是第二波的智能手機(jī)和聯(lián)網(wǎng)消費(fèi)設(shè)備。第三波也包括這些設(shè)備,不過會極大地提升機(jī)器與機(jī)器之間的連通。這就涉及到工廠集成等理念,也就是實現(xiàn)所有事物之間的連通,并產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。各供應(yīng)商正在對各種方法進(jìn)行調(diào)查研究,以便將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成為可以采取行動的信息。系統(tǒng)必須能夠?qū)λ袛?shù)據(jù)進(jìn)行管理,并且要足夠智能,在無人為操作或較少人為操作的情況下通過這些數(shù)據(jù)來提升工廠效率。

  物聯(lián)網(wǎng)正是聯(lián)接虛擬和智能制造之間的一座橋梁。由此,未來的工業(yè)生產(chǎn)、管理、經(jīng)營過程中,將通過信息基礎(chǔ)設(shè)施,在物聯(lián)網(wǎng)集成平臺上,實現(xiàn)信息的采集、信息的傳輸、信息的處理以及信息的綜合利用等。

  前三次工業(yè)革命的到來造就了機(jī)械、電氣和信息技術(shù)。如今,物聯(lián)網(wǎng)推動工控智能化發(fā)展的同時還宣告著第四次工業(yè)革命——工業(yè)4.0的到來。

  制造業(yè)未來---工業(yè)4.0

  繼蒸汽機(jī)的發(fā)明、大規(guī)模生產(chǎn)和自動化之后,“工業(yè)4.0”時代開始被人們提及。前三次工業(yè)革命的到來造就了機(jī)械、電氣和信息技術(shù)。如今,物聯(lián)網(wǎng)和智能制造正宣告著第四次工業(yè)革命——工業(yè)4.0的到來。智能化制造、聯(lián)網(wǎng)化及集成化工廠正逐漸支撐起這一趨勢。工業(yè)4.0擁有巨大的潛力,通向工業(yè)4.0的路將會是一段革命性的進(jìn)展?,F(xiàn)有的科技將不得不為了適應(yīng)制造工業(yè)中的新需要而進(jìn)行改變和革新。

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