網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化發(fā)展趨勢展望*

李 由 孫紅巖 于國鋒

（遼寧科技大學(xué) 遼寧鞍山 114000）

網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化發(fā)展趨勢展望*

李 由 孫紅巖 于國鋒

（遼寧科技大學(xué) 遼寧鞍山 114000）

本文從趨勢的角度探索當(dāng)前工業(yè)自動(dòng)化的十大熱門技術(shù)：儀器儀表智能化、控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化、工業(yè)通信無線化、物聯(lián)網(wǎng)與自動(dòng)化、云計(jì)算與自動(dòng)化等，其對我國以流程工業(yè)為主的節(jié)能降耗、減排以增加產(chǎn)品的競爭力，推動(dòng)制造業(yè)高速發(fā)展，具有最直接的給力。

網(wǎng)絡(luò)化 無線化 自動(dòng)化

引言

黨中央繪制出的“十三五”宏偉藍(lán)圖激發(fā)我們奮進(jìn)的力量，科學(xué)發(fā)展昭示出的廣闊的前景．令大家信心百倍。2016年是“十三五”時(shí)期的開局之年，更是希望之年、奮斗之年、前進(jìn)之年，一幅新的壯麗畫卷將由此徐徐展開。[1]

展望“十三五”，中國的工業(yè)自動(dòng)化已經(jīng)進(jìn)入到21世紀(jì)，我國制造業(yè)的高速發(fā)展．拉動(dòng)了對自動(dòng)化儀器儀表與控制系統(tǒng)向國際水平發(fā)展的需求。我國新上的大型項(xiàng)目所用自動(dòng)化儀器儀表和控制系統(tǒng)的先進(jìn)程度的需求已經(jīng)處于世界先進(jìn)水平。當(dāng)前我國正處于工業(yè)化中期。工業(yè)化、信息化、現(xiàn)代化、市場化和國際化“五化”息息相關(guān)。

一、控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化

21世紀(jì)的控制系統(tǒng)將是網(wǎng)絡(luò)與控制結(jié)合的系統(tǒng)。對網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)（NetworkedControl System，簡稱NCS）的研究已經(jīng)成為當(dāng)前自動(dòng)化領(lǐng)域中的前沿課題之一。隨著通信網(wǎng)絡(luò)作為一個(gè)系統(tǒng)環(huán)節(jié)嵌入控制系統(tǒng)，這很大地豐富了工業(yè)控制技術(shù)和手段，使自動(dòng)化系統(tǒng)與工業(yè)控制系統(tǒng)在體系結(jié)構(gòu)、控制方法以及人機(jī)協(xié)作方法等方面都發(fā)生了較大的變化，與此同時(shí)也帶來了一些新的問題，如控制與通信的耦合、時(shí)間延遲、信息調(diào)度方法、分布式控制方式與故障疹斷等。這些新問題的出現(xiàn)，使得自動(dòng)控制理論在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的控制方法和算法需要不斷地創(chuàng)新。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(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，開始向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)從最初的ccs（計(jì)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)）。對諸如圖像、語音信號(hào)等大數(shù)據(jù)量、高速率傳輸?shù)囊螅执呱斯I(yè)以太網(wǎng)與控制網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合。這種工業(yè)控制系統(tǒng)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)等多種當(dāng)今流行技術(shù)融合進(jìn)來，從而拓展了工業(yè)控制領(lǐng)域的發(fā)展空間，帶來新的發(fā)展機(jī)遇。以信息化帶動(dòng)工業(yè)化既是保持國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展的有力保證，也是傳統(tǒng)工業(yè)體系結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)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(tǒng)的結(jié)合將極大地提高控制系統(tǒng)的水平，改變現(xiàn)有工業(yè)控制系統(tǒng)相對封閉的企業(yè)信息管理結(jié)構(gòu)，適應(yīng)現(xiàn)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(tǒng)工業(yè)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變革。將現(xiàn)場總線，以太網(wǎng)、多種工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、嵌入式技術(shù)和無線通信技術(shù)融合到工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中，在保證控制系統(tǒng)原有的穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性等要求的同時(shí)，又增強(qiáng)了系統(tǒng)的開放性和互操作性，提高了系統(tǒng)對不同環(huán)境的適應(yīng)性。在經(jīng)濟(jì)全球化的今天，這一工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化及其構(gòu)成模式使得企業(yè)能夠適應(yīng)空前激烈的市場競爭，有助于加快新產(chǎn)品的開發(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。

二、工業(yè)通信無線化

工業(yè)通信無線化也是當(dāng)前自動(dòng)化領(lǐng)域探討比較熱烈的問題。根據(jù)專家分析，到2013年，全球工廠自動(dòng)化中的無線通信系統(tǒng)應(yīng)用將每年增加約40%。工業(yè)控制企業(yè)已經(jīng)逐步認(rèn)識(shí)到無線技術(shù)將是下一個(gè)技術(shù)騰飛的基礎(chǔ)，將能夠大大提升工廠效能與保證用戶的安全。隨著無線技術(shù)日益普及，各家供應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)包括藍(lán)牙、Wi_Fi，GPS（全球定位系統(tǒng)）、LTE（長期演進(jìn)）以及WiMax（全球微波接入互操作）。然而，在增加無線連網(wǎng)功能時(shí)，芯片及相關(guān)軟件的選擇（假設(shè)所選擇的實(shí)現(xiàn)能正常工作，并滿足相關(guān)的論證要求）可能極具挑戰(zhàn)性。即使做出了一個(gè)可行的設(shè)計(jì)，但如果未優(yōu)化性能、功耗、成本和規(guī)模，則可能不會(huì)取得市場上的成功。今天最熱門的東西未必是最好的通信標(biāo)準(zhǔn)和客戶需要的東西，因此選擇的軟硬件實(shí)現(xiàn)方案應(yīng)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始適應(yīng)。無線技術(shù)進(jìn)入工業(yè)領(lǐng)域的趨勢是毋庸置疑的。特別是在有線無法使用的場合。更顯得無線具有優(yōu)勢。但是這要求無線技術(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(qiáng)。所以，在近期，工業(yè)無線技術(shù)仍將是傳統(tǒng)有線技術(shù)的延伸，大多數(shù)儀表以及自動(dòng)化產(chǎn)品會(huì)嵌入無線傳輸?shù)墓δ堋H上對于無線技術(shù)的研究還處于起步階段，相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)也在制訂之中，我國的科研機(jī)構(gòu)也參與其中，這在一定程度上推動(dòng)了無線技術(shù)在我國流程工業(yè)的發(fā)展。[2]

三、物聯(lián)網(wǎng)與自動(dòng)化

當(dāng)今，物聯(lián)網(wǎng)可謂是在各大媒體出鏡率最高、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(jì)算等環(huán)節(jié)，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(qiáng)調(diào)無線、海量采訪、智能計(jì)算。物聯(lián)網(wǎng)與自動(dòng)化技術(shù)是有著十分密切地聯(lián)系的。兩者的區(qū)別是：傳統(tǒng)的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)多是通過有線網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)連接范圍較窄，而在傳感網(wǎng)絡(luò)中，無線網(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)化廠商尋機(jī)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展是順其自然的事情。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域，“物聯(lián)網(wǎng)”顛覆了人類之前物理基礎(chǔ)設(shè)施和IT基礎(chǔ)設(shè)施截然分開的傳統(tǒng)思維，將公路、建筑物等物理設(shè)施與個(gè)人電腦、手機(jī)、家電、交通設(shè)施、IT設(shè)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(xiàn)互聯(lián)互通。

綜上所述，從當(dāng)前幾大自動(dòng)化熱門技術(shù)發(fā)展趨勢可以看到自動(dòng)化創(chuàng)新可以用幾個(gè)詞來概括：集成、通訊、協(xié)同、節(jié)能，安全、標(biāo)準(zhǔn)與開放。隨著也誕生了許多新的產(chǎn)品和理念。多少年來，新自動(dòng)化都是推動(dòng)制造業(yè)高速發(fā)展的最直接力量，而這種力量，必然將會(huì)搭載著“創(chuàng)新”的源動(dòng)力。

[1]廖常初．PLC編程集應(yīng)用[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015

[2]劉樂善等，微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用[M]．武漢：華中理工大學(xué)出版社，2015，4．

*遼寧科技大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目資助