工业物联网：使会“思考”的设备相互沟通

下一代工业革命逐步迫近，我们将如何应用于融会贯通新的功能？　　工业4.0不受制造业对更高效率和成本效益驱动。工业4.0将由自动化变革反对，工业物联网和基于电脑的控制器转型就是显著的例子。　　工业4.0比前面3次工业革命来势更为快速增长，变革的速度更加慢，影响也更加深远影响更加完全。

　　电子传感器替代气压传感器，计算机数控代替凸轮驱动工具，用于IP通讯的智能设备早已逐步主导工业版图。　　工业物联网概念性元素之一就是使设备与设备之间的通讯（M2M：Machine to Machine）沦为有可能。

对很多工业用户来讲，M2M并不新奇。在过去的几十年里，炼油厂就可以使成千上万个设备与控制系统交流。M2M的新奇之处在于，设备显得更为智能，通过IP通讯，互相交换的信息也更为非常丰富。

每个设备都有自己的IP地址，所以任何人在任何地方都可以通过互联网与这个设备联通。用户对这个功能的影响力的解读才逐步开始。

　　为什数字化如此最重要？　　制造业的设备，无论是用作加工还是工厂自动化，在他们的测量能力、如何监控自身状态与如何交流的本质上都显得更为智能。传统的哑巴式压力传感器或近距离传感器 (proximity sensor)把压力或距离读数转化成为模拟信号，仅此而已。他们也许能代表M2M通讯，但是只是坚硬的原型。

缺失诸多的仿真通讯，正在被数字化很快代替。其中的效果就只不过智能手机代替完整的两个罐头盒特一根绳子包含的电话机。

　　仪器的设备必须仪器的控制器来充分发挥仅次于效用。一二十年前的一台PLC可以加载I/O数据并按步骤操作者。然而，今天的制造业的拒绝远不止如此。

今天的控制器必需需要处置运营数字工厂所需的掌控功能。新一代控制器的蓬勃发展，融合了世界上最差的PLC的功能与电脑的多功能性。　　设备和控制器的强劲融合　　新一代设备和控制器的融合协助我们开办基于信息物理系统的数字化工厂。尽管电脑在上个世纪70年代就早已用作车间，但是电脑足以做到的事情却再次发生了天翻地覆的变化。

早期的PLC远比之前的继电器好很多，但是PLC足以掌控的事情随着技术发展和人们的创意思维的发展也日新月异。　　传统的工业机器人只是被程序原作每天做到单一反复的事情。但是随着网络物理概念的发展，机器人和它的控制器被编程，可以根据当前状况而独立国家辨别下一步要做到什么反应。

荐一个非常简单的例子，传送机可以运送各种瓶子到封口机，这些瓶子的基本形状相近，但是总共有5种颜色，每种颜色的瓶子必须对应当种颜色的封口。信息物理系统可以仔细观察瓶子，并指令机器人捕捉对应颜色的封口拧紧瓶子。机器人能做到的还可以更加多。

　　该信息物理系统还可以辨别瓶子否变形、否张贴了标签以及流经液体水平否准确。用于一组智能传感器的信息，同一台机器人可以捕捉不合格的瓶子后移出产线。

该系统可以经过编程思维所有有可能再次发生的状况，并合理应付。　　智能应用于的智能控制器　　有创造力的用户在建构新的方法协助生产系统在更为简单的应用于里实行更为简单的功能。由于各种操作者和现场设备多样，新的基于电脑的控制器是信息物理系统的关键之处。

一种控制器可能会同时用作压力和流量传感器、机器视觉摄像机、条形码阅读器、马达驱动、阀门驱动装置、机器人以及其他各种设备。　　以上提及的那些设备有可能倚赖从仿真电流环到工业以太网的多种通讯协议。这种系统的速度倚赖更慢的协议切换，因此每个设备可以相容合作，反对生产。

而且，所有那些设备可以发送到临床信息到中央掌控判处可供评估，比如发送信息到人类操作员或者修理部门，这些信息有可能还包括视觉摄像机上的LED灯要烧坏了，或者设备机柜加热风扇被灰尘阻塞了等。这些预防性的修理能力防治生产时的故障或停机的可能性。　　这是PLC还是电脑？都是！　　最近发展最火的一个概念就是开放式控制器。

开放式控制器和传统的PLC在功能和形状方面都相似，但是同时也是一台确实的工业电脑。一方面它不具备目前电脑所有的连接性，同时它还享有PLC上才有的I/O卡槽。因此开放式控制器可以与普通的工业现场设备和商业化的周边产品无缝合作，无论他们用于的通讯协议否一样。

　　开放式控制器可以同时不具备PLC和PC两者的功能。当它作为控制器在机器上运营时，管理程序把Windows系统从控制器系统功能隔绝出去，使操作员在Windows系统上同时继续执行几乎有所不同的任务。实时操作系统与双核处理器合作，把PLC和Windows系统几乎分离，因此操作员可以通过冻重启动打开Windows，而会影响机器的掌控功能。

如有必须，控制器的两种功能可以与企业水平系统集成。　　从功能的角度来讲，现代工业电脑可以做到PLC可以做到的任何事情超过某种程度的已完成效率和临床能力。随着更好的设备研发更好的功能，有所不同类型控制器之间的界限更加模糊不清。　　工业用户期望缩短设备的用于期限，像电脑技术这样进化太快的东西，改版升级的成本相当大。

在IT的世界，如果一个东西运营多达两年不会被指出太旧了，多达4年就有可能几乎过时。比如西门子，就与英特尔达成协议，拒绝英特尔获取的设备能使任何工业电脑平台运营最少约10年。对于大部分工业电脑来讲，只不过10年的意思是活动的销售期5年，再加另外的5年维修期。　　展望未来　　所有这些元素智能设备、基于电脑的控制器、信息物理系统和互联网通讯正在互相融合反对工业4.0和目前的数字生产革命。

　　产品设计者将在电脑上研发新产品，还包括所有的零部件。设计平台将必须解读每个零件的特性、结构材料和生产过程。

　　一件产品有可能牵涉到塑料塑料零件、机械金属部件以及其他金属粉末或加到处置。系统不会考虑到所有这些元素如何涉及，以及如何联系一起、每个元素否结构原始，经过预设的处置否可以被有效地建构并装配。

　　设计平台下一步将要求生产和最后装配必须什么，目前的生产设施是不够充足已完成生产的任务，某个零件否必须调整，否必须建构新的生产线等问题。设计的结构将不会是十分明晰详尽的蓝图，解决问题产品如何生产还包括叛成本和提升生产率的问题。

　　一旦开始生产，所有研发服务程序的信息将原始呈现出，在产品的整个生命周期里反对这个产品。产品和产品的生产流程都用于相容软件虚拟世界设计而出，生产设施也可以用于生产设备、控制器和软件建构。　　生产车间　　如此设计的生产设施将超过前所未有的构建程度。

每个设备（细化到每个传感器和驱动器）都将用于IP通讯，每个设备都有自己的IP地址。任何经过许可的人都可以在任何地方通过互联网采访设备，取得临床和生产涉及的信息。　　通过输送到修理程序的临床信息，生产将不会超过高度平稳水平，车祸状况将沦为过去时。生产系统将无缝构建，并不受周全的网络安全战略维护。

多家分公司的企业在任何地方都可以分享信息。　　构建以上叙述的智能生产系统的技术很多早已被研发出来了。运营于工业电脑的产品设计软件主导建构设计，某种程度的平台可以启动和掌控生产设施。

最后我们必须的元素就是可以通过工业以太网通讯的工业传感器和驱动器。一大批工业传感器和驱动器早已设计出来，还有更好的正在设计当中。工业4.0所需的技术元素早已万事俱备，现在制造商只必须不具备想象力和创造力来运用它。

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