以信息化帶動(dòng)工業(yè)化既是保持國民經(jīng)濟持續快速發(fā)展的有力保證,也是傳統工業(yè)體系結構轉型的重要手段。網(wǎng)絡(luò )技術(shù)作為信息技術(shù)的代表,其與工業(yè)控制系統的結合將極大地提高控制系統的水平,改變現有工業(yè)控制系統相對封閉的企業(yè)信息管理結構,適應現代企業(yè)綜合自動(dòng)化管理的需要。網(wǎng)絡(luò )技術(shù)推動(dòng)了傳統工業(yè)控制系統結構的變革。

將現場(chǎng)總線(xiàn)、以太網(wǎng)、多種工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò )互聯(lián)、嵌入式技術(shù)和無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)融合到工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò )中,在保證控制系統原有的穩定性、實(shí)時(shí)性等要求的同時(shí),又增強了系統的開(kāi)放性和互操作性,提高了系統對不同環(huán)境的適應性。在經(jīng)濟全球化的今天,這一工業(yè)控制系統網(wǎng)絡(luò )化及其構成模式使得企業(yè)能夠適應空前激烈的市場(chǎng)競爭,有助于加快新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、降低生產(chǎn)成本、完善信息服務(wù),具有廣闊的發(fā)展前景。

工業(yè)通信無(wú)線(xiàn)化

工業(yè)通信無(wú)線(xiàn)化也是當前自動(dòng)化領(lǐng)域探討比較熱烈的問(wèn)題。工業(yè)控制企業(yè)已經(jīng)逐步認識到無(wú)線(xiàn)技術(shù)將是下一個(gè)技術(shù)騰飛的基礎,將能夠大大提升工廠(chǎng)效能與保證用戶(hù)的安全。

隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)技術(shù)日益普及,各家供應商正在提供一系列軟硬件技術(shù),協(xié)助在產(chǎn)品中增加通信功能。這些技術(shù)支持的通信標準包括藍牙、Wi-Fi、GPS(全球定位系統)、5G以及WiMax(全球微波接入互操作)。然而,在增加無(wú)線(xiàn)連網(wǎng)功能時(shí),芯片及相關(guān)軟件的選擇(假設所選擇的實(shí)現能正常工作,并滿(mǎn)足相關(guān)的論證要求)可能極具挑戰性。即使做出了一個(gè)可行的設計,但如果未優(yōu)化性能、功耗、成本和規模,則可能不會(huì )取得市場(chǎng)上的成功。今天熱門(mén)的東西未必是好的通信標準和客戶(hù)需要的東西,因此選擇的軟硬件實(shí)現方案應有這樣的特點(diǎn):每個(gè)新一代產(chǎn)品都不需要徹底從頭開(kāi)始適應。

無(wú)線(xiàn)技術(shù)進(jìn)入工業(yè)領(lǐng)域的趨勢是毋庸置疑的,特別是在有線(xiàn)無(wú)法使用的場(chǎng)合,更顯得無(wú)線(xiàn)具有優(yōu)勢。但是這要求無(wú)線(xiàn)技術(shù)本身性能的完善,可靠性、通信的確定性與實(shí)時(shí)性、兼容性等性能有待加強。所以,在近期,工業(yè)無(wú)線(xiàn)技術(shù)仍將是傳統有線(xiàn)技術(shù)的延伸,大多數儀表以及自動(dòng)化產(chǎn)品會(huì )嵌入無(wú)線(xiàn)傳輸的功能。國際上對于無(wú)線(xiàn)技術(shù)的研究還處于起步階段,相關(guān)的標準也在制訂之中,我國的科研機構也參與其中,這在一定程度上推動(dòng)了無(wú)線(xiàn)技術(shù)在我國流程工業(yè)的發(fā)展。

由于無(wú)線(xiàn)技術(shù)尚處于研發(fā)與不斷完善的階段,功能畢竟有限。而且在自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域,還沒(méi)有公認的且證實(shí)的在實(shí)時(shí)控制中應用較為可靠的無(wú)線(xiàn)技術(shù)標準,在工作循環(huán)時(shí)間很短的情況下,這表現得尤為突出。所以,目前無(wú)線(xiàn)技術(shù)的應用范圍只能局限在數據的采集與監控方面(SCADA)。

但隨著(zhù)可靠性的增強,無(wú)線(xiàn)技術(shù)將會(huì )有更廣范圍的應用。無(wú)線(xiàn)通訊將在未來(lái)的若干年快速地增長(cháng),但無(wú)線(xiàn)并不會(huì )替代有線(xiàn)通訊。有線(xiàn)具有穩定、可靠和安全性并不會(huì )消失,無(wú)線(xiàn)只有在有線(xiàn)不方便實(shí)現或成本高的地方去替代有線(xiàn)方案。如果無(wú)線(xiàn)與有線(xiàn)有機地結合起來(lái),雙方發(fā)揮各自的優(yōu)勢,將為增長(cháng)生產(chǎn)率提供新的方案。在適宜有線(xiàn)通訊的地方使用有線(xiàn)通訊,在適宜無(wú)線(xiàn)通訊的地方使用無(wú)線(xiàn)通訊,由于有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)通訊都支持TCP/IP協(xié)議,這兩種通訊方式能夠有機地結合在一起,發(fā)揮各自特長(cháng),并能夠提高生產(chǎn)效率。

物聯(lián)網(wǎng)與自動(dòng)化

當今,物聯(lián)網(wǎng)可謂是在各大媒體出鏡率頻繁、而且與“智能”聯(lián)系密切的名詞之一。從“管理、控制、智能”的角度來(lái)看,其實(shí)物聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)自動(dòng)化是一脈相承的,工業(yè)自動(dòng)化包含采集、傳輸、計算等環(huán)節,而物聯(lián)網(wǎng)是全面感知、可靠傳遞、智慧處理,兩者是相通的。

物聯(lián)網(wǎng)只是更加強調無(wú)線(xiàn)、海量采訪(fǎng)、智能計算。物聯(lián)網(wǎng)與自動(dòng)化技術(shù)是有著(zhù)十分密切地聯(lián)系的。兩者的區別是:“傳統的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò )多是通過(guò)有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )來(lái)實(shí)現,網(wǎng)絡(luò )連接范圍較窄,而在傳感網(wǎng)絡(luò )中,無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )成為主要的傳輸路徑,且連接的范圍更加廣泛。”一脈相承的天性,讓工業(yè)自動(dòng)化廠(chǎng)商尋機物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展是順其自然的事情。

物聯(lián)網(wǎng)的應用領(lǐng)域,諸如:物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在物流、供應鏈、倉儲的管理系統的應用;物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)制品生產(chǎn)、追蹤、進(jìn)度監管、質(zhì)量追蹤等方面的應用;物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在貴重商品、危險品的監管、追蹤和防偽應用系統;物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在大型會(huì )議、高層會(huì )議以及重要會(huì )議的電子證件、大型賽事、演唱會(huì )、景區等人員快遞流通區的電子門(mén)票(如:上海世博會(huì ))的應用;物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在交通收費、各類(lèi)型車(chē)輛的遠距離自動(dòng)識別和管理的應用;物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在區域內的人員自動(dòng)識別、記錄、定位以及查詢(xún)的應用;物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在動(dòng)物、食品行業(yè)鏈的全流程追溯應用;農業(yè)、救災與搶險等方面的各個(gè)領(lǐng)域都會(huì )用到物聯(lián)網(wǎng);物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在貴重資產(chǎn)和重要資產(chǎn)的管理的應用;物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在品牌服飾的全流程的應用;物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在圖書(shū)領(lǐng)域的應用;物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在軍隊槍械管理、人員管理、車(chē)輛管理、物資管理、安全保密等領(lǐng)域的應用;物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在航空、汽車(chē)等領(lǐng)域的應用;物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在零售業(yè)的應用;物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在社會(huì )安全領(lǐng)域的應用;物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能城市領(lǐng)域的應用;以及短距離通訊技術(shù):zigbee芯片、zigbee通訊模塊、zigbee網(wǎng)絡(luò )、GPS、RTLS實(shí)時(shí)定位系統、藍牙技術(shù)、UWB(超寬帶)技術(shù)及應用;EPC(產(chǎn)品電子碼)網(wǎng)絡(luò ):EPC貼標、EPC中間件、EPC服務(wù)器、EPC公共服務(wù)平臺,EPC網(wǎng)絡(luò );傳感網(wǎng)絡(luò )、移動(dòng)通訊網(wǎng)、全球定位網(wǎng)絡(luò )等相關(guān)應用網(wǎng)絡(luò )、商業(yè)智能分析軟件系統等等。

“物聯(lián)網(wǎng)”顛覆了人類(lèi)之前物理基礎設施和IT基礎設施截然分開(kāi)的傳統思維,將公路、建筑物等物理設施與個(gè)人電腦、手機、家電、交通設施、IT設施有效的聯(lián)系在一起,使得政府管理、生產(chǎn)制造、社會(huì )管理,以及人們的個(gè)人生活全面實(shí)現互聯(lián)互通。

從物聯(lián)網(wǎng)需要的產(chǎn)業(yè)鏈的角度看,物聯(lián)網(wǎng)所需要的自動(dòng)控制、信息傳感、射頻識別等屬于其上游技術(shù)和產(chǎn)業(yè),而下游則是物聯(lián)網(wǎng)的應用問(wèn)題。有行業(yè)專(zhuān)家更認為:“傳統工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域其實(shí)是物聯(lián)網(wǎng)的一部分。”號召工控自動(dòng)化廠(chǎng)商成為物聯(lián)網(wǎng)真正落地的推手。物聯(lián)網(wǎng)作為信息化和自動(dòng)化的結合點(diǎn),具有無(wú)限放大的潛力和優(yōu)勢,有些單位敏銳地覺(jué)察到了物聯(lián)網(wǎng)在管理流程和生產(chǎn)過(guò)程優(yōu)化方面的潛力,并取得了初步的成果。傳統的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò )與物聯(lián)網(wǎng)中的傳感網(wǎng)絡(luò )十分相似。

云計算與自動(dòng)化

Argonne National Laboratory

云計算是分布式處理、并行處理和網(wǎng)格計算的發(fā)展,或者說(shuō)是這些計算機科學(xué)概念的商業(yè)實(shí)現。它的核心是海量數據的存儲和計算,特別強調虛擬化技術(shù)的應用。簡(jiǎn)言之,云計算就是一種依托internet的超級計算模型,將巨大的資源聯(lián)系在一起為用戶(hù)提供各種IT服務(wù)。

例如,云計算模式將來(lái)帶來(lái)自動(dòng)化軟件行業(yè)的巨大變革。主要有:

① 自動(dòng)化系統的架構將更加靈活,分布式架構將擴展到更大范圍。

現代的大型工業(yè)自動(dòng)化和信息化項目中,系統變得日益龐大和復雜,現有的網(wǎng)絡(luò )和系統體系架構已經(jīng)無(wú)法從容應對這些挑戰。云計算這一革命性理念的提出,徹底打破了自動(dòng)化系統中原來(lái)的僵化的體系結構。在云計算的系統中,自動(dòng)化和信息化系統并不是簡(jiǎn)單運行在某一臺固定的計算機上,而是運行于包括Internet在內的整個(gè)網(wǎng)絡(luò )之上,基于整個(gè)網(wǎng)絡(luò )來(lái)分配系統的資源及實(shí)現各種功能。

② 海量信息的分析與處理將成為自動(dòng)化軟件的常規功能。

在現代大型自動(dòng)化項目中,自動(dòng)化信息化數據量越來(lái)越大,用“海量”形容也并不為過(guò)。所以目前自動(dòng)化軟件中所用的數據庫類(lèi)型,數據存儲模式和數據的讀取、查詢(xún)模式,各項技術(shù)目前都在圍繞大量數據的準確、及時(shí)處理來(lái)進(jìn)行。海量信息的處理,已經(jīng)成為制約自動(dòng)化軟件發(fā)展的瓶頸之一。

而在云計算時(shí)代,用戶(hù)可以在不同的層面發(fā)揮不同硬件平臺和網(wǎng)絡(luò )的計算能力,可以很容易地利用“云”中的服務(wù)(SaaS),平臺(PaaS)和計算硬件及網(wǎng)絡(luò )資源(IaaS),充分整合公共網(wǎng)絡(luò )的計算能力,使得對海量自動(dòng)化和信息化信息的分析和處理變成現實(shí),滿(mǎn)足大規模應用系統的需要,同時(shí)也能夠實(shí)現復雜的自動(dòng)化信息化系統的控制。

③ 徹底改變工程開(kāi)發(fā)模式。

在云計算時(shí)代,工程項目的開(kāi)發(fā)將不再拘泥于單臺計算機,SaaS模式使用戶(hù)可以通過(guò)Internet,直接利用自動(dòng)化軟件供應商服務(wù)器上的軟件進(jìn)行開(kāi)發(fā),開(kāi)發(fā)過(guò)程在云計算網(wǎng)絡(luò )中進(jìn)行,開(kāi)發(fā)完成后,生成可直接運行的工程項目即可。

④ 轉變軟件供應商的服務(wù)模式,降低維護成本。

云計算的模式也將降低軟件供應商的服務(wù)成本。以往軟件供應商需要對運行在各種軟硬件環(huán)境中的自動(dòng)化軟件進(jìn)行技術(shù)支持與維護,而云計算時(shí)代,他們只需要維護本服務(wù)器上的一套軟件即可。

⑤ 降低自動(dòng)化系統對硬件的要求,提升軟件的行業(yè)地位。

無(wú)論是基于企業(yè)內部網(wǎng)絡(luò )的私有云,或與外網(wǎng)有一定連接的混合云,都以動(dòng)態(tài)分配系統計算能力為目的,可以使系統的運算進(jìn)行地更加平緩穩定,從而在不降低運行效率的前提下,極大地降低企業(yè)對硬件系統的要求。眾所周知,在目前的自動(dòng)化系統中,軟件處于“靈魂”的地位,但價(jià)值卻相對低廉,只占5%-10%。在云計算時(shí)代,系統對硬件的要求降低,而對軟件的要求則越來(lái)越高,所以軟件在自動(dòng)化行業(yè)中的價(jià)值比重和重要性,都將有很大提高。

⑥ 新技術(shù)與新的產(chǎn)品理念將成為競爭的核心。

毫無(wú)疑問(wèn),云計算模式將來(lái)帶來(lái)自動(dòng)化軟件行業(yè)的巨大變革。如何把握IT發(fā)展的潮流趨勢?如何開(kāi)發(fā)基于云計算的新一代自動(dòng)化軟件?如何將舊的自動(dòng)化軟件版本兼容于云計算平臺?如何將傳統的自動(dòng)化工程系統升級為云計算系統?將成為業(yè)內企業(yè)考慮的首要問(wèn)題。相信隨著(zhù)云計算技術(shù)的日趨成熟及自動(dòng)化界的努力,我國利用“云計算”的自動(dòng)化系統的發(fā)展將日新月異。這也是中國自動(dòng)化界應當注意的問(wèn)題。

低碳經(jīng)濟自動(dòng)化

低碳經(jīng)濟自動(dòng)化是一個(gè)廣泛而重要的課題。我們以流程工業(yè)為例來(lái)說(shuō)明之。流程工業(yè)是指在我國國民經(jīng)濟中占有重要經(jīng)濟地位的石化、煉油、化工、冶金、制藥、建材、輕工、造紙、采礦、環(huán)保、電力等在國民經(jīng)濟中占主導地位的行業(yè),我國流程工業(yè)企業(yè)年產(chǎn)值占全國工業(yè)企業(yè)年總產(chǎn)值的66%。

流程工業(yè)的發(fā)展狀況直接影響國家的經(jīng)濟基礎。流程工業(yè)是一個(gè)非常巨大的產(chǎn)業(yè),在產(chǎn)業(yè)中占據重要的地位,是國民經(jīng)濟發(fā)展中極為重要的基礎支柱產(chǎn)業(yè),是制造業(yè)的重要組成部分。其特點(diǎn)是以處理連續或間歇物料流、能量流為主,產(chǎn)品多以大批量的形式生產(chǎn)。

流程工業(yè)的生產(chǎn)和加工方法主要有化學(xué)反應、分離、混合等等。在知識經(jīng)濟時(shí)代的21世紀,作為傳統工業(yè)的流程工業(yè)將仍然是經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)。流程工業(yè)既是能源、各種原材料的產(chǎn)生者,也是能源的主要消耗者,節能降耗與減排至關(guān)重要。這些行業(yè)普遍存在能耗大、污染污染嚴重、產(chǎn)品質(zhì)量差、生產(chǎn)過(guò)程工藝落后、自動(dòng)化水平低、管理水平低、信息集成度低、綜合競爭力弱等缺點(diǎn)。工業(yè)是我國經(jīng)濟主體,也是耗費能源、資源,產(chǎn)生環(huán)境污染的主要行業(yè)。流程工業(yè)首當其沖成為了主要目標,尤其在石油加工、化工、鋼鐵、電力、有色、建材等六大行業(yè),其能源消耗占全國工業(yè)能耗的近70%。

專(zhuān)家認為:首先,瞄準新興問(wèn)題、瞄準趨勢性行業(yè),歷來(lái)就是各行各業(yè)成功創(chuàng )新的重要秘訣!所謂新興問(wèn)題就是未來(lái)人類(lèi)社會(huì )發(fā)展需要重點(diǎn)關(guān)注的重大問(wèn)題;所謂“趨勢性”行業(yè),就是未來(lái)有巨大遠景的項目。

那么,什么是未來(lái)人類(lèi)社會(huì )發(fā)展需要重點(diǎn)關(guān)注的重大問(wèn)題和未來(lái)具有巨大發(fā)展遠景的項目呢?毫無(wú)疑問(wèn),其中之一無(wú)疑就是服務(wù)于“低碳經(jīng)濟”與“低碳技術(shù)”的項目!“低碳經(jīng)濟”已經(jīng)成為科研單位和企業(yè)發(fā)展的重要戰略選擇!換而言之,大力促進(jìn)“低碳經(jīng)濟”的發(fā)展,必然能夠搶占科研項目和市場(chǎng)開(kāi)發(fā)的創(chuàng )新先機!現在,世界經(jīng)濟正在加速向“低碳經(jīng)濟”轉型,“低碳經(jīng)濟”催生了許多新的經(jīng)濟增長(cháng)點(diǎn),“低碳經(jīng)濟”將是未來(lái)國家和企業(yè)競爭力之所在。聰明的企業(yè)善于抓住機遇,轉變生產(chǎn)方式,走在前面,將被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)。利用社會(huì )發(fā)展理念的變革作為企業(yè)加速發(fā)展的動(dòng)力。努力搶占“低碳經(jīng)濟”的制高點(diǎn)。

對于企業(yè)應當在考慮企業(yè)發(fā)展的戰略時(shí),考慮企業(yè)如何制定“低碳戰略”,并力求與國家的可持續發(fā)展趨勢同步增長(cháng)。國際知名的管理大師彼得?杜拉克有一句名言:“無(wú)人能夠左右變化,惟有走在變化之前”!中國的流程工業(yè)亦應如此,努力走在變化之前!低碳減排是國家的行動(dòng),低碳減排是歷史的使命,低碳減排是流程工業(yè)企業(yè)應盡的義務(wù)。“低碳”同樣是流程企業(yè)的重大使命。

安全生產(chǎn)自動(dòng)化

安全生產(chǎn)自動(dòng)化是近年來(lái),頻繁出現的“詞匯”!這是由于由于各種安全生產(chǎn)事故不斷發(fā)生,應用自動(dòng)化技術(shù)促使安全生產(chǎn)的需求日益增長(cháng)。如何高效地利用自動(dòng)化與信息化等高新技術(shù),提高安全生產(chǎn)的水平成為當務(wù)之急。因而國家提出了“科技興安”戰略!安全的發(fā)展也同樣離不開(kāi)自動(dòng)化。制造業(yè)的安全可以分為機械安全和過(guò)程安全。

機械安全主要保障的是人身,已經(jīng)受到了高度重視,安全開(kāi)關(guān)、安全按鈕、安全門(mén)、安全地毯相繼成為工廠(chǎng)內的寵兒,伴之而來(lái)的還有安全傳感器、安全PLC、安全總線(xiàn)、安全以太網(wǎng)等產(chǎn)品。過(guò)程安全則是保障生產(chǎn)過(guò)程的安全性。如今,許多自動(dòng)化供應商已經(jīng)在考慮安全解決方案的提供,真正的安全解決方案不僅僅是提供一種或幾種安全產(chǎn)品,而更多的是提高用戶(hù)設備的安全性。如何將安全功能嵌入到用戶(hù)機械設備中去,在不影響生產(chǎn)過(guò)程的情況下提高安全保障,還亟待有更好的發(fā)展。

自動(dòng)化是指機器或裝置在無(wú)人干預的情況下按規定的程序或指令自動(dòng)進(jìn)行操作或控制的過(guò)程。采用自動(dòng)化技術(shù)不僅可以把人從繁重的體力勞動(dòng)﹑部分腦力勞動(dòng)以及惡劣﹑危險的工作環(huán)境中解放出來(lái)﹐而且能擴展人的器官功能﹐極大地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率﹐增強人類(lèi)認識世界和改造世界的能力。因此﹐機器設備、系統或過(guò)程(生產(chǎn)、管理過(guò)程),在沒(méi)有人或較少人的直接參與下,按照人的要求,經(jīng)過(guò)自動(dòng)檢測、信息處理、分析判斷、操縱控制,實(shí)現預期的目標。安全自動(dòng)化則是利用自動(dòng)化技術(shù)貫徹落實(shí)“科技興安”戰略,實(shí)現安全生產(chǎn)的統稱(chēng)。安全自動(dòng)化具體到結合各行各業(yè)則有各自不同的內容,如:煤礦安全生產(chǎn)自動(dòng)化、石化安全生產(chǎn)自動(dòng)化、化工安全生產(chǎn)自動(dòng)化、冶金安全生產(chǎn)自動(dòng)化、交通安全生產(chǎn)自動(dòng)化、智能建筑安全生產(chǎn)自動(dòng)化、其他行業(yè)的安全生產(chǎn)自動(dòng)化等等。

節約降耗自動(dòng)化

近年來(lái),“節能降耗”成為我國自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展中備受關(guān)注的詞匯之一,其意義十分重大。“節能減排、科學(xué)發(fā)展”已成為我國經(jīng)濟發(fā)展的戰略指導思想。

據測算,我國每創(chuàng )造1美元GDP所消耗的能源是美國的4.3倍,是日本的11.5倍,我國的能源利用率僅為美國的26.9%、日本的11.5%。由此可見(jiàn),在我國企業(yè)的產(chǎn)品成本中,能源消耗的成本比較大,同時(shí)也說(shuō)明,我國企業(yè)節能的空間十分巨大,完全可以通過(guò)節能降耗來(lái)增加產(chǎn)品的競爭力。

裝備制造業(yè)作為技術(shù)的載體和轉化的媒體,是“手段性”的基礎產(chǎn)業(yè),其產(chǎn)品是各行各業(yè)的生產(chǎn)裝備,是基礎中的基礎,其特點(diǎn)是:范圍廣,門(mén)類(lèi)多,技術(shù)含量高,與其他產(chǎn)業(yè)的關(guān)聯(lián)度大。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展,我國裝備制造業(yè)已經(jīng)形成門(mén)類(lèi)齊全、規模較大、具有一定技術(shù)水平的產(chǎn)業(yè)體系,是國民經(jīng)濟的重要支柱性產(chǎn)業(yè)。節約能源、提高能源利用率,既是保障企業(yè)正常生產(chǎn)經(jīng)營(yíng),實(shí)現企業(yè)健康可持續發(fā)展的長(cháng)久之計,也是企業(yè)適應市場(chǎng)需要,降低成本、增加效益、改善環(huán)境,提高企業(yè)競爭力的必然選擇。企業(yè)要獲得長(cháng)足發(fā)展,實(shí)施節能降耗勢在必行。

隨著(zhù)時(shí)代發(fā)展,節能減排的任務(wù)將更加艱巨,控制指標日益苛刻,這些指標的提出將對工業(yè)運行提出更高的要求。積極地采用先進(jìn)的節能降耗技術(shù),實(shí)現科學(xué)的管理理念、模式、流程是企業(yè)節能降耗的重要途徑,以技術(shù)創(chuàng )新為基礎的新技術(shù)、新工藝、新材料和新方法的推廣應用,可以逐步淘汰低效設備和高耗能產(chǎn)品群在企業(yè)生產(chǎn)中的應用,對于實(shí)現節能降耗有著(zhù)重要的推動(dòng)作用。以高新技術(shù)創(chuàng )新來(lái)推動(dòng)節能降耗是裝備制造業(yè)必需要邁出的步伐。這是因為,現代高新技術(shù)深刻、廣泛地影響裝備制造業(yè)的發(fā)展。現代高新技術(shù)的發(fā)展,對裝備制造業(yè)的發(fā)展提出了更高、更新、更好的要求。在裝備制造業(yè)的“節能降耗”中同樣貫穿著(zhù)高科技的支持。

例如,電機節能、過(guò)程優(yōu)化、變廢為寶、余熱利用、企業(yè)改造、新能源利用等無(wú)不和采用自動(dòng)化技術(shù)密切相關(guān)。

工控軟件的發(fā)展

工控軟件的發(fā)展同樣是自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的重要方面。自上世紀90年代起,IBM接連收購了一系列中間件廠(chǎng)商,使中間件成為了企業(yè)IT架構的核心,也讓人們逐漸認識到軟件的重要性及其核心地位。之后,IBM又陸續收購了一些知名的軟件企業(yè),如Lotus、DB2.軟件開(kāi)始與硬件齊頭并進(jìn),而在2004年IBM進(jìn)一步將PC業(yè)務(wù)賣(mài)給聯(lián)想,此事件向人們昭示:屬于硬件的輝煌時(shí)代已成為歷史,軟件發(fā)生高潮的時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。

而在工業(yè)控制領(lǐng)域里面,硬件軟件化就是一種發(fā)展趨勢。如嵌入式軟PLC的出現等。目前,市場(chǎng)上德國三S軟件公司推出的版本CoDeSysV3.4軟件(基于CoDeSys平臺下的嵌入式系統軟PLC)。倡導以“可復用”為宗旨的“開(kāi)放式、可重構的自動(dòng)化”理念。該軟件是靠IEC61131的開(kāi)發(fā)環(huán)境,支持梯形圖、流程圖、結構圖、高級ST語(yǔ)言等自動(dòng)控制工業(yè)標準的幾種語(yǔ)言。

軟件復用化是一種計算機軟件工程的方法和理論,其實(shí)質(zhì)就是一種在軟件開(kāi)發(fā)中避免重復勞動(dòng)的解決方案。軟件復用化是提高軟件開(kāi)發(fā)生產(chǎn)率和軟件產(chǎn)品質(zhì)量的一條行之有效的途徑。軟件復用化是將已有的軟件及其有效成分用于構造新的軟件或系統,以縮減軟件開(kāi)發(fā)時(shí)間和維護費用.軟件復用是提高軟件生產(chǎn)力和質(zhì)量的一種重要技術(shù)。

實(shí)現軟件復用化的關(guān)鍵因素(技術(shù)和非技術(shù)因素)主要包括:軟件構件技術(shù)、軟件構架、領(lǐng)域工程、軟件再工程、開(kāi)放系件過(guò)程、CASE(ComputerAidedSoftwareEngineering,計算機輔助軟件工程)技術(shù)以及各種非技術(shù)因素等七個(gè)方面。軟件復用化的好處是:⑴較高的生產(chǎn)效率。(以及隨之而來(lái)的成本降低);⑵較高的軟件質(zhì)量。(錯誤可以更快的被糾正);⑶恰當的使用軟件復用可以改善系統的可維護性。

除了軟件復用化的好處之外,CoDeSys軟件還具有可重構制造的特點(diǎn),可重構制造是一種指導管理和控制制造系統重構的過(guò)程。它使制造系統有效地響應不斷變化的環(huán)境。可重構性是指在一個(gè)系統中,其硬件模塊或(和)軟件模塊均能根據變化的數據流或控制流對系統結構和算法進(jìn)行重新配置(或重新設置)。其具有:組織可重構性、業(yè)務(wù)過(guò)程可重構性、產(chǎn)品的可重構性、車(chē)間加工系統的可重構性與可重構信息平臺等。

可重構系統突出的優(yōu)點(diǎn)就是能夠根據不同的應用需求,改變自身的體系結構,以便與具體的應用需求相匹配。面對市場(chǎng)的千變萬(wàn)化,如何使制造系統快速而經(jīng)濟地響應市場(chǎng)需求的變化,是對當今制造業(yè)的一個(gè)巨大挑戰。傳統的機械自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)具有批量生產(chǎn)的效益,但面對市場(chǎng)的變化不能快速響應;而柔性制造系統雖能縮短產(chǎn)品的試制和生產(chǎn)周期,但投資巨大,回收周期長(cháng)。因此,迫切需要建立一種既具有規模生產(chǎn)的效益,又能快速適應動(dòng)態(tài)多變的制造環(huán)境,并能充分利用現有制造資源的新型制造模式。對此,新近提出的可重構制造系統是適應這一需求的一條有效途徑。

另外,西門(mén)子公司推薦的TIA博途,是西門(mén)子公司在TIA(全集成自動(dòng)化)理念的基礎上推出了創(chuàng )新的工程軟件平臺——TIAPortal(博途)。其可以在一個(gè)工程組態(tài)環(huán)境下對所有自動(dòng)化任務(wù)進(jìn)行管理,使得設計工程師的工作“化繁為簡(jiǎn)”,更加高效,且更節省成本。它在實(shí)現統一通訊、統一編程以及統一數據的基礎上,構成一個(gè)完整的有機統一體,從而滿(mǎn)足了所有產(chǎn)業(yè)對于一個(gè)執行自動(dòng)化解決方案的全整合平臺的期待,實(shí)現了從產(chǎn)品設計到機械設計再到自動(dòng)化設計全部集中在一個(gè)軟件下進(jìn)行。因而,它是目前直觀(guān)、高效和可靠的工程技術(shù)軟件平臺。這也是工業(yè)控制行業(yè)應當關(guān)注的。

模擬仿真普適化

網(wǎng)絡(luò )化建模與仿真技術(shù)是目前建模與仿真界的一個(gè)研究熱點(diǎn)。當前,網(wǎng)絡(luò )化建模與仿真的技術(shù)內涵和應用模式正隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展而不斷地擴展和豐富,網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和計算技術(shù)的快速發(fā)將帶領(lǐng)我們進(jìn)入普適計算時(shí)代。普適計算是建立一個(gè)由計算和通信構成的信息空間與人們生活的物理空間相融合,形成智能化空間。

在這個(gè)智能化空間中,人們可以隨時(shí)隨地透明地獲得計算和信息服務(wù)。網(wǎng)絡(luò )化建模與仿真技術(shù)將向著(zhù)普適化的方向發(fā)展。融合了普適計算技術(shù)的“普適化仿真技術(shù)”實(shí)現了信息空間與物理空間的結合,將推動(dòng)現代建模仿真研究、開(kāi)發(fā)與應用進(jìn)入到一個(gè)嶄新的時(shí)代。

面向未來(lái)復雜、異構、動(dòng)態(tài)的普適計算環(huán)境,普適仿真系統具有以下基本特征:

⑴普及泛在:仿真資源無(wú)所不在。仿真網(wǎng)格借助于網(wǎng)格技術(shù),實(shí)現了人們生活中的各種軟、硬件仿真資源的服務(wù)化,為用戶(hù)屏蔽了復雜、異構的普適計算環(huán)境,使得仿真資源無(wú)所不在,解決了“普及”的問(wèn)題。

⑵隨時(shí)隨地:人們可以在工作、生活的現場(chǎng)獲得仿真服務(wù),而不需端坐在一個(gè)專(zhuān)門(mén)的計算機面前。網(wǎng)格技術(shù)使得仿真應用的終端延伸到網(wǎng)絡(luò )的每一個(gè)角落,徹底擺脫了時(shí)間和空間的束縛,人們使用任何聯(lián)網(wǎng)設備,即可以訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)格環(huán)境中的仿真資源和服務(wù),滿(mǎn)足了對“隨時(shí)隨地”的需求。

⑶自適應:仿真信息空間能以適合用戶(hù)的方式,提供計算環(huán)境能適應變化的、連貫的仿真服務(wù);

⑷透明:用戶(hù)獲得仿真服務(wù)時(shí)不需要花費很多注意力,仿真服務(wù)的訪(fǎng)問(wèn)方式是十分自然的甚至是用戶(hù)本身注意不到的,即所謂蘊涵式的交互。

如果在仿真網(wǎng)格中引入普適計算的思想和技術(shù),就能很好地滿(mǎn)足普適仿真環(huán)境對仿真網(wǎng)格在移動(dòng)性、自適應性、智能化、應用模式上的新需求,使得仿真信息空間能以適合用戶(hù)的方式,提供適應變化的仿真環(huán)境和連貫的仿真服務(wù)。融合了網(wǎng)格技術(shù)和普適計算技術(shù)的普適化仿真網(wǎng)格技術(shù),將成為網(wǎng)絡(luò )化建模仿真研究應用關(guān)注的新焦點(diǎn)。

綜上所述,從當前十大自動(dòng)化熱門(mén)技術(shù)發(fā)展趨勢可以看到自動(dòng)化創(chuàng )新可以用幾個(gè)詞來(lái)概括:集成、通訊、協(xié)同、節能、安全、標準與開(kāi)放。隨著(zhù)也誕生了許多新的產(chǎn)品和理念。多少年來(lái),新自動(dòng)化都是推動(dòng)制造業(yè)高速發(fā)展的直接力量,而這種力量,必然將會(huì )搭載著(zhù)“創(chuàng )新”的源動(dòng)力,在智能制造時(shí)代大放光彩!

(控制工程網(wǎng))


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