展望2013：工業(yè)控制的發(fā)展走向何方？

　　本文主要著重說(shuō)明我對(duì)2013年及以后的自動(dòng)化和控制的趨勢(shì)的一些看法。這些意見(jiàn)是基于一個(gè)廣泛的用戶，供應(yīng)商和行業(yè)顧問(wèn)，并出席了眾多行業(yè)論壇，會(huì)議和貿(mào)易展覽每年投入。在自動(dòng)化和控制領(lǐng)域擁有多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)師也體現(xiàn)在這些意見(jiàn)。

　　企業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)

　　任何合理的規(guī)模是不可能的工業(yè)廠房安裝有一個(gè)單一的控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的趨勢(shì)是有一個(gè)軟件平臺(tái)，統(tǒng)一運(yùn)營(yíng)和信息流，以改善決策，提高靈活性，降低風(fēng)險(xiǎn)，提高生產(chǎn)效率。這是將要完成更多的時(shí)候選擇了一個(gè)統(tǒng)一的軟件架構(gòu)由一個(gè)供應(yīng)商提供的。這些平臺(tái)是基于一個(gè)開(kāi)放的軟件架構(gòu)，該架構(gòu)包含一個(gè)高性能的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，支持各種行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，包括OPC，OPCUA，B2MML，多個(gè)本機(jī)的協(xié)議驅(qū)動(dòng)程序，ERP接口，和數(shù)據(jù)庫(kù)接口。成功的關(guān)鍵是集成第三方的應(yīng)用軟件使用開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)的軟件平臺(tái)，可以很容易地配置為應(yīng)用程序，而無(wú)需定制軟件。企業(yè)自動(dòng)化軟件才剛剛開(kāi)始，出現(xiàn)了大量的炒作與許多供應(yīng)商聲稱有一個(gè)集成的產(chǎn)品?，F(xiàn)實(shí)的情況是，大多數(shù)的供應(yīng)商仍然松散耦合的軟件應(yīng)用程序，不使一個(gè)有凝聚力的企業(yè)管理制度。用戶需要認(rèn)真評(píng)估產(chǎn)品，選擇一個(gè)合法的綜合性企業(yè)軟件解決方案。

　　折疊架構(gòu)

　　新技術(shù)可能需要?jiǎng)?chuàng)建流線型的2-3層自動(dòng)化系統(tǒng)，以提高性能和降低軟件維護(hù)成本。五個(gè)層系統(tǒng)模型已集中于自動(dòng)化行業(yè)已多年通常表示在5級(jí)普渡模型，這是一個(gè)顯著的簡(jiǎn)化。

　　5級(jí)-商業(yè)系統(tǒng)

　　等級(jí)4-電廠廠級(jí)的企業(yè)資源計(jì)劃（ERP，MRP，MES）

　　等級(jí)3-經(jīng)營(yíng)單位的級(jí)別

　　第2級(jí)-機(jī)器/過(guò)程自動(dòng)化水平

　　等級(jí)1-控制器級(jí)別

　　0級(jí)-傳感器/執(zhí)行器

　　現(xiàn)有的自動(dòng)化系統(tǒng)普遍反映這種體系結(jié)構(gòu)，在通用計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的軟件在級(jí)別2，3，4，和5。級(jí)別2，3和4的設(shè)備一般包括一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)和通信接口，除了相關(guān)的HMI和其他接口緩沖和每一級(jí)之間的信息同步。從歷史上看，計(jì)算成本和網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制，決定了此配置。然而，這種多層次，多計(jì)算模型是復(fù)雜的，并創(chuàng)造了大量的成本，持續(xù)配置的控制和生命周期投資。在新模式中，的控制器信息傳達(dá)給各級(jí)直接從0級(jí)和1到4級(jí)和5使用適當(dāng)?shù)膮f(xié)議，特別是WEB服務(wù)。

　　自動(dòng)化計(jì)算引擎（ACE）

　　更強(qiáng)大的控制器，自動(dòng)化的計(jì)算引擎（ACE），第2級(jí)，第3和4個(gè)功能嵌入未來(lái)的市場(chǎng)上，這將繼續(xù)加快，使崩潰的自動(dòng)化架構(gòu)。這個(gè)品種有雙核和四核CPU，是自動(dòng)化控制和計(jì)算引擎，使他們?cè)诠S車間，包括嵌入式歷史學(xué)家，分析，報(bào)警管理，設(shè)備診斷，先進(jìn)控制優(yōu)化擴(kuò)展的企業(yè)系統(tǒng)的功能，并規(guī)則引擎。這些強(qiáng)大的設(shè)備，完善的信息源在車間進(jìn)行有意義的數(shù)據(jù)。摻入更高層次的功能直接傳送到這些新的控制器消除了等級(jí)2，3及4臺(tái)計(jì)算機(jī)的需要，從而提高了系統(tǒng)的性能，消除瓶頸，消除重復(fù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，簡(jiǎn)化的配置控制，并降低軟件維護(hù)成本。

　　OPCUA

　　OPCUA帶來(lái)了開(kāi)放式計(jì)算的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，使工程師能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化工廠的概念，并提高生產(chǎn)效率。OPCUA技術(shù)提供了一種高效，安全的基礎(chǔ)設(shè)施，為從傳感器到企業(yè)計(jì)算的所有自動(dòng)化系統(tǒng)，SCADA制造，通訊和過(guò)程控制。通過(guò)利用國(guó)際公認(rèn)的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，OPCUA將自動(dòng)化系統(tǒng)的通用計(jì)算行業(yè)一個(gè)公平的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境。OPCUA采用了業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的Web服務(wù)，這是首選的方法為系統(tǒng)所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的通信和交互。萬(wàn)維網(wǎng)聯(lián)盟（W3C）定義了一個(gè)Web服務(wù)設(shè)計(jì)的軟件系統(tǒng)，支持通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互操作的機(jī)器對(duì)機(jī)器的交互。“這正是自動(dòng)化系統(tǒng)的任務(wù)。OPCUA的面料被并入控制器，例如，PLCopen的OPCUA功能塊是IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)，封裝映射的IEC61131-3軟件模型的OPCUA信息模型的擴(kuò)展?；贠PCUA服務(wù)器提供了一種標(biāo)準(zhǔn)的方式控制器包括控制器，人機(jī)界面，MES，LIMS，ERP和其他系統(tǒng)的OPCUA客戶端公開(kāi)數(shù)據(jù)。

　　面板免費(fèi)安裝

　　我們的目標(biāo)是消除控制柜，并簡(jiǎn)化布線。自動(dòng)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念，以消除需要設(shè)備安裝在機(jī)柜中開(kāi)始，IP67和IP20I/O設(shè)備支持的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。一個(gè)完整的IEC61131-3控制器嵌入到IP67和IP20I/O模塊，零件的數(shù)量減少和消除柜是另一個(gè)例子。新趨勢(shì)更進(jìn)一步控制器，驅(qū)動(dòng)器，伺服電機(jī)，閥門，設(shè)備和HMI設(shè)備不需要安裝在面板上，從而降低了成本，簡(jiǎn)化了安裝和降低維護(hù)勞動(dòng)。

　　大數(shù)據(jù)-資訊杠桿

　　在自動(dòng)化系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)的量已經(jīng)爆炸與監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)更廣一些。工具來(lái)分析這些大的大數(shù)據(jù)集的出現(xiàn)，將用于提高生產(chǎn)力和創(chuàng)新。這一趨勢(shì)的加速器是更強(qiáng)大的低成本電腦，無(wú)線傳感器，軟件和分析軟件。成本較低的計(jì)算能力已經(jīng)能夠使用先進(jìn)的分析軟件的操作和提高生產(chǎn)力。這打開(kāi)了一扇大門，為企業(yè)找到更多的方法來(lái)分析，以提高效率。預(yù)測(cè)性維護(hù)是一個(gè)很好的例子，用來(lái)預(yù)測(cè)在問(wèn)題發(fā)生之前，從而避免生產(chǎn)中斷的分析。除了降低停機(jī)時(shí)間，這也最大限度地利用熟練的維修人員，誰(shuí)是供不應(yīng)求。越來(lái)越多的用戶和供應(yīng)商已超越軟件的儀表板使用的功率計(jì)算，以創(chuàng)建先進(jìn)的控制和自動(dòng)化。此外，先進(jìn)的分析可以大大提高決策改進(jìn)和完善的制造工藝。

　　改造和升級(jí)

　　改造和升級(jí)的機(jī)會(huì)是巨大的，將持續(xù)數(shù)年。ARC咨詢集團(tuán)估計(jì)，$65十億價(jià)值的過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)已接近其使用壽命結(jié)束。至少為22億美元，這些系統(tǒng)安裝在北美地區(qū)，其中大部分是20歲以上。在美國(guó)和歐洲制造商更容易保持現(xiàn)有的系統(tǒng)和增加新的特性和功能，以節(jié)省資金。幾乎所有的自動(dòng)化供應(yīng)商有一個(gè)布線系統(tǒng)則提供了一個(gè)軟件轉(zhuǎn)換程序，將客戶從舊系統(tǒng)到新的，保留現(xiàn)有的傳感器接線。在離開(kāi)系統(tǒng)和錨桿支護(hù)新的功能，許多用戶看到更多的價(jià)值。在這些舊系統(tǒng)的頂端附加軟件是用來(lái)增加資產(chǎn)的管理，先進(jìn)控制等功能。網(wǎng)關(guān)已成為非常受歡迎的底端到現(xiàn)有的系統(tǒng)增加新的控制器，傳感器和無(wú)線傳感器。生活的I/O硬件，控制器和傳感器的舊系統(tǒng)被證明是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)壽命為10年，最初的設(shè)想。在許多情況下，投資于新的，更高效的機(jī)器更換舊的生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)更換更高效的投資比。

　　遠(yuǎn)程監(jiān)控

　　遠(yuǎn)程監(jiān)控繼續(xù)增長(zhǎng)，改進(jìn)和精致的硬件和軟件工具。遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，使萎縮的自動(dòng)化和控制專家，以幫助解決工廠的問(wèn)題，沒(méi)有旅行的需要，將繼續(xù)變得更加強(qiáng)大。這些工具可以讓專家為他們服務(wù)在工廠的現(xiàn)場(chǎng)規(guī)則為基礎(chǔ)的系統(tǒng)，他們的知識(shí)制度化。那里是一個(gè)嚴(yán)重缺乏的知識(shí)，經(jīng)驗(yàn)和技能的人，這種能力將在有經(jīng)驗(yàn)的人，有一個(gè)萎縮的發(fā)達(dá)國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家的增長(zhǎng)。手機(jī)技術(shù)的不斷提高，正在被越來(lái)越經(jīng)常實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)控，因?yàn)樗乾F(xiàn)成的，易于部署。將手機(jī)和短信技術(shù)的控制器將增長(zhǎng)到支持這一趨勢(shì)。這方面的發(fā)展將繼續(xù)利用技術(shù)，包括互聯(lián)網(wǎng)，云計(jì)算，基礎(chǔ)軟件的規(guī)則，IP視頻和音頻通信。

　　信息安全

　　將開(kāi)發(fā)更先進(jìn)的方法，軟件和硬件，以保護(hù)自動(dòng)化，控制和SCADA系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全攻擊。網(wǎng)絡(luò)安全已經(jīng)討論了相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間，但它似乎是一個(gè)問(wèn)題，不來(lái)的最前沿，直到有重大的災(zāi)害，如沙特阿美Stuxnet蠕蟲(chóng)的攻擊消滅了30，000個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在2012年8月。很可能會(huì)有更成功的攻擊，將激勵(lì)為提高工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全的未來(lái)?！按笥螒颉痹谖铱磥?lái)還沒(méi)有開(kāi)始，對(duì)手是剛剛開(kāi)始學(xué)習(xí)，戳和收集數(shù)據(jù)。回首經(jīng)典軍事斗爭(zhēng)的歷史獲獎(jiǎng)?wù)咴谒麄兊膶?duì)手之前發(fā)動(dòng)重大攻擊的防御，通常能獲得良好的偵察和探測(cè)。進(jìn)一步承載著戰(zhàn)爭(zhēng)的比喻，是典型的運(yùn)動(dòng)，許多戰(zhàn)斗。強(qiáng)化工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)可能需要遷移到IPV6，包含了更強(qiáng)的安全性模型，Internet協(xié)議安全（IPsec），每個(gè)IP數(shù)據(jù)包的通信會(huì)話，并在每個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接的硬件加密方法進(jìn)行加密。

　　一體機(jī)設(shè)計(jì)

　　愿景有一個(gè)完整的系統(tǒng)的方法來(lái)設(shè)計(jì)產(chǎn)品，機(jī)器和生產(chǎn)線作為一個(gè)整體的過(guò)程中開(kāi)始出現(xiàn)，并會(huì)加快。優(yōu)化，調(diào)試，增加產(chǎn)量，提高質(zhì)量，降低成本的制造過(guò)程是建立一條生產(chǎn)線或單臺(tái)機(jī)器前，軟件設(shè)計(jì)和建模工具。機(jī)及相關(guān)自動(dòng)化于一體的綜合軟件設(shè)計(jì)環(huán)境，設(shè)計(jì)，建模與仿真，具有巨大的能力。在這個(gè)過(guò)程中，工程師可以優(yōu)化能源消耗最低完全機(jī)器自動(dòng)化生成的控制器代碼。開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)使連接建模軟件自動(dòng)生成機(jī)器人，機(jī)床，PLC和其它工業(yè)控制器的控制器代碼。符合PLCopenXML交換標(biāo)準(zhǔn)，例如正在使用的模擬和建模軟件廠商自動(dòng)生成控制器程序。這些技術(shù)的采用，使企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)，降低成本和風(fēng)險(xiǎn)。為了充分利用這種方法，傳統(tǒng)的筒倉(cāng)公司必須協(xié)同工作。

　　機(jī)器人

　　在更廣泛的行業(yè)正在加速機(jī)器人的使用成本更低，更靈活的機(jī)器人。“智能”機(jī)器人可以創(chuàng)建集成的機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)將識(shí)別軟件。此外，機(jī)器人變得更簡(jiǎn)單的計(jì)劃，包括為用戶教機(jī)器人執(zhí)行任務(wù)的能力。早在去年，國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)的報(bào)告，2011年機(jī)器人銷售增長(zhǎng)了38％，為一年錄得有史以來(lái)的最高水平。最重要的國(guó)家是中國(guó)，美國(guó)和德國(guó)的增長(zhǎng)39％和51％之間的增長(zhǎng)率。兩個(gè)最大的市場(chǎng)仍然是日本，其次是韓國(guó)。汽車，食品和飲料，金屬，機(jī)械等行業(yè)增長(zhǎng)高于平均水平的機(jī)器人訂單。機(jī)器人允許制造商提高了生產(chǎn)效率，可靠性和質(zhì)量目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。在安全性，靈活性，準(zhǔn)確性和易用性的改進(jìn)，以較低的成本，加速通過(guò)。