在製造業中，無論稱為工業4.0或物聯網，其本質均是機器的連線，包括將機器與機器互聯，與專家系統互聯以及與管理執行系統互聯等。從而通過系統架構級別較低的智慧型裝置(按鈕、伺服驅動器自動補償、能量監測器、全景攝像機、加速計和急停按鈕等)獲得比以往更可行的資訊。
我們近幾年聽到了許多關於物聯網的訊息，它們往往是以大企業和大資料為中心，在消費領域**的更多。時至今日，物聯網究竟對製造業產生了哪些影響?實現物聯網需要具備哪些條件?
在工業自動化中，滿足物聯網的特定要求所需的標準、連線性、整合和流程又是什麼?
在製造業中，無論稱為工業4.0或物聯網，其本質均是機器的連線，包括將機器與機器互聯，與專家系統互聯以及與管理執行系統互聯等。從而通過系統架構級別較低的智慧型裝置(按鈕、伺服驅動器自動補償、能量監測器、全景攝像機、加速計和急停按鈕等)獲得比以往更可行的資訊。
物聯網不僅是將工業網路擴充套件到裝置級架構，還包括將安全、運動、機器對機器智慧型、自動維護資源和企業連線性融入到目前難以企及的製造智慧型。從資源管理到智慧型機器裝置再到預見性維護，物聯網的快速發展，為製造自動化也帶來了很多積極的影響。
安全的遠端連線
物聯網希望實現萬物互聯，以便進行診斷、配方管理、協作工程和各種資料採集(從oee到序列化)。物聯網能夠獲取更多當前尚未獲取的資料。原因可能是我們之前沒有部署用於獲取資料的感測器而且it也不允許這樣做。
現實是這種智慧型感測器已經存在，只不過企業還沒有意識到把錢花在這個地方的好處。常見的疑問比如說，「為何額外花100美元購買乙個有可能不小心就被叉車撞壞的智慧型感測器呢?」
在2023年，安全方面的重大突破是安全虛擬私有網路(vpn)伺服器和雲服務。2023年的趨勢是實現安全伺服器與控制軟體套件的無縫整合。
網路安全
工業自動化使用者思維的最大轉變可能是從硬連線的安全plc和繼電器轉移到網路安全性。這意味著從普通工人用螺絲刀緊銅線到諮詢軟體顯示的過渡。而現實中，我們的生活早已改變。
我們會毫不猶豫的乘坐電子導航系統的航班。我們乘坐無人駕駛的區間列車抵達航站樓。即使開往航站樓的汽車都與網路裝置息息相關(例如：
防抱死制動、安全氣囊彈出和恆速操縱器等)，我們沒有擔心它們的安全性，是因為我們看不到。
網路安全對於提高生產力大有幫助，能夠有效防止工人試圖繞過安全系統操作。在安裝費用、測試和診斷能力方面，網路安全也有許多優勢。既要保持控制和線路功率又要確保工作速度、轉矩、方向和位置不會引起危害。
在實施過程中還要符合傳統安全實施方案(即：將主控系統狀態與獨立控制器上的校驗做比較)。
與e- stop急停按鈕將所有電源切斷不同，網路安全允許系統在安全模式下連續執行。安全模式執行旨在防止操作員誤操作，試圖通過開啟門聯鎖裝置來清除堵塞，或在無機器防護裝置的情況下操作。相反，它要確保軋輥不能以非安全方向旋轉，或者機械人手臂無法快速用力，以保護維修工人的安全。
物聯網對於工業安全有何促進呢?安全系統通過確定性工業乙太網聯網。同時，安全模式下的每個狀態變化、每個操作例項均被記錄下來並通過網際網路傳送給管理人員。
聯鎖裝置或光幕可傳達破損程度、時間和間隔，以幫助管理人員分析根本原因。
安全的運動控制
在網路安全功能中，安全運動控制功能最為強大。通過嵌入到伺服機構/變頻驅動(配有安全編碼器等硬體)中的智慧型軟體，網路安全系統可保持生產線、印刷機、機械人及其他裝置的正常執行(在安全模式下)。這種智慧型不僅能夠提供現在熟悉的安全扭矩關閉資訊，還能夠提供安全的受限轉矩、受限速度、位置和受限加速度等更多資訊。
現在，生產線上的機器可在安全模式下繼續執行。而在過去，急停按鈕或受控關閉將會開啟，以清除堵塞資訊，進行修復或補充材料。現在的緊急停機按鈕也不再需要硬接線，它可以通過乙太網連線並且成為控制面板的一部分。
預見性維護
預見性維護的關鍵是根據機器實際狀態而非根據固定的週期進行監控。此外，監控機器狀態的關鍵是機械擾動。利用加速度計等網路化感測器可檢測軸承、主軸、聯軸器和其他機械裝置的頻率，**發生故障的趨勢，以安排預先性維護。
通過聯網的感測器進行狀態監控，來**可能出現的機器故障。
過程越關鍵，維護的成本越大。簡單裝置的故障可能會使某一過程出現災難性結果。頻率分析還可促使在裝置受損前找出根本原因。如可記錄潤滑、剝落或腐蝕等狀況，則可採取預防性維護措施。
資源管理
能源監測，不僅是電力監測，還包括水、蒸汽、壓縮空氣和真空、天然氣、溫度等，可以幫助您認識到提高可持續性的巨大潛力。
將這些監測資料帶入到單獨的機器和過程單元(不僅是分支電路或輸入電表)，將使資料變得更可行。為何乙個收縮爐或輪班比另一收縮爐或輪班耗能多?權衡能源成本和生產量之後的最佳生產線速度是什麼?
自動補償
將更多智慧型推向裝置級而不僅是在物聯網通訊。這樣有助於提高效能並省去人為干預。先進的伺服驅動器就是乙個好例子。
驅動器內的自動補償能夠響應異常情況，預先消除干擾，無需技術人員對驅動器進行微調。無需引入示波器功能，也不用再插入膝上型電腦。
自動配置
將較舊元件替換為具有更新韌體版本的元件亦是如此。在過去，這一過程需要手動重置新元件，通常需將軟體載入到pc。現可自動完成，無需使用者干預。
板載智慧型及控制器和裝置之間的乙太網通訊意味著控制器可查詢新元件並將其韌體自動降級為正在使用的版本。
這意味著不需要任何技術員，無需維護軟體，無需公升級軟體許可證，無故障顯示，也不用預先將備用元件放置在架子上等著落滿灰塵。
智慧型i/o切片
將智慧型推向裝置級的另一例項是使用帶有板載fpga的i/o切片，允許裝置和i/o切片之間直接響應，從而繞過背板、plc的cpu和系統掃瞄。結果是響應時間短至1微秒。
這種前所未聞的超快速度是否有實際用途?考慮如下的應用，是否會吸引你：讓噴膠槍向裝箱機更準確地打膠，更快速的商標列印，以及大幅縮短枕式包裝機上感測器和**站之間的距離。
與專案中機器的其他部分相同，i/o切片也用iec61131-3語言程式設計，不過它們僅在切片級執行。
分布式運動控制
具有乙太網通訊和板載i/o功能的機載整合式電機/驅動器早已屢見不鮮。如今，這一概念已擴充套件到機載分布式密封驅動器，以幫助傳統的電機達到更高的轉矩和速度要求。此外，小型驅動器(例如：
格式轉換所用的步進電機)可以採用ip67分布式i/o模組。
自主維護
這種板載智慧型結合廉價固態儲存器可以大幅節約成本，促使機器更高效。根據作業指導書，操作員和技術人員利用動畫和**走查的益處是有據可依的。
為何不將這些動畫與控制系統中的故障**相關聯，並使操作員按第一梯隊的故障排除進行走查?通過虛擬網路計算(vnc)和wi-fi，動畫可在操作員的智慧型手機或平板電腦上執行，並在需要的情況下走查整條生產線，並連線到互動式故障排除輔助工具。
這一過程稱為「自主維護」。其意味著維護技術員無需取回生產線上的機器，因為即使是缺乏經驗的操作員也可自行處理問題，並可克服語言和讀寫障礙。
當然，如果問題無法解決，則控制器將向值班的維護技術員傳送資訊，針對他或她所執行的操作提供建議，識別存在故障的部件並提交訂購單，採購乙個新部件。與此同時，故障也會被好好記錄下來，並上報管理部門、機器製造商和元件**商。
工業4.0與工業網際網路：殊途同歸
我記得一位資歷頗深的德國同事在幾年前告訴我：工業4.0將是一件了不起的事。坦言講，當時我嘲笑這明顯是**資訊。我對物聯網的最初反應亦是如此。
畢竟，早在十幾年前，我們就具有能夠將智慧型光電感測器放在輸送帶上的能力，但是沒有人願為此額外支付100美元。因此，當輸送帶堵塞時，就只能耗費時間走查生產線，用眼球確定輸送帶停止的根本原因。
而現在，智慧型感測器能讓您從生產線控制器以及生產線上任何hmi的狀態模型中發現問題。技術人員為其提供替換件並在幾分鐘內重新調節或更換感測器。
工業4.0和工業網際網路其實質是相同的，不同之處在於思維。
德國在工程、應用技術和高階機械裝置方面一直具有良好信譽，它們是德國出口經濟的基礎和經濟引擎(試圖使歐盟其他國家擺脫持久經濟衰退)且令民族頗為自豪。因此，德國抓住物聯網的潛力並集中於工業應用便成為不言而喻的事。
在德國和整個歐洲，技術專家傾向於將技術銷售給其他技術專家。這種做法與美國相反。在美國，技術專家需說服關注季度財報的財務經理增加對科技的投資，以保持競爭力並產生有機增長。
我認為這恰是美國物聯網支持者傾向於強調大資料而非可聯網機器的原因。他們正在將it解決方案**給首席財務官。
這是否意味著工業4.0比工業網際網路更有可能改變工廠自動化?我確信歐洲工業更相信可聯網機器的願景。因此，信奉這一願景的機器製造商和技術**商應該首先瞄準歐洲市場。
歐洲稱為工業4.0，別的國家和地區可能也有各自的叫法。無論在這些市場上的名稱是什麼，其實質都是萬變不離其宗。
莫讓您的機構陷入工業4.0和工業網際網路的爭論中，其實它們是一回事，即通過乙太網/網際網路連線機器，實現比以往更高效的執行。
需要注意的是，我們應確保它們所使用的標準相同。
工業物聯網的相關標準
從乙太網到網際網路
物聯網是基於tcp/ip、http、ftp和其他普遍接受的網際網路通訊標準，包括從基於乙太網的工業網路到區域網和網際網路。現如今，即使是廉價的控制器預計也會提供網路伺服器和乙個或更多乙太網連線。
工控系統的網路安全
isa/iec-62443(isa99)對工控系統網路安全措施進行了全面概述。其為複雜的主題，需要主題專家的參與。總之，it有安全標準，自動化也要有安全標準。
安全vpn伺服器和託管雲服務現被廣泛使用。滿足工業自動化特定需求的安全服務正在興起。安全vpn功能正在內置於自動化軟體套件中。
具有大量it資源的廣大使用者和整合商可通過這些介面連線自己的資源。機器製造商和使用者可採用軟體即服務解決方案，無需投入額外的it基礎設施。
服務由第三方、控制**商、機器製造商和整合商提供。安全服務包括整體遠端資料採集、監控、資料儲存、報告與診斷。
vnc訪問
虛擬網路計算是物聯網的縮影。vnc是開源共享系統，允許遠端訪問具有物聯網功能的控制器，而不需使用**商軟體包。無需任何許可證和專用通訊軟體或硬體。您只需要知道控制器的ip位址。
開放式網路安全
如果沒有開放的標準，物聯網必將失敗。物聯網無法忍受封閉系統，原因是它將連線萬物。網路安全也具有國際標準。
opensafety協議棧是opensafety技術規範符合iec61784-3-13的實現，且可獲得免費許可。
基於物聯網技術的安全工器具管理系統的研究
作者 伍敬文吳榮嘉 城市建設理論研究 2012年第35期 摘要 本文通過對安全工器管理的現狀分析，提出了基於物聯技術的安全工器具管理方法，利用電子標籤實現安全工器具的自動識別，進而實現安全工器具登記 取用 送回 實驗 報廢全生命週期的自動化管理，提高管理水平 杜絕不規範操作。設計以實現安全工器具管理...
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圖1 家庭物聯網總體業務架構 中國電信物聯網的家庭應用系統應用系統可以由三個層次組成，如下圖所示 第一層是感測網路，包括智慧型家電 生活用品 家居裝置 家用健康裝置 rf讀寫器等，這些裝置或帶有rf讀寫器，或帶有rfid 感測器，可實現對家庭用品 家居裝置的狀態監控以及採集家庭成員的健康資料採集等 ...
物聯網應用技術專業介紹
2015年06月8日 物聯網產業是 國家 十二五 科學和技術發展規劃 國家中長期科學與技術發展規劃 2006 2020 中乙個重要領域，是繼計算機和網際網路浪潮之後下乙個千萬億產業浪潮，物聯網作為國家重點發展的新興產業，無論是在基礎研究 產品開發 裝置製造 系統整合領域，還是在行業應用都需要大量的人...