物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)自動化中的應(yīng)用研究

1、PAGE 10 -物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)自動化中的應(yīng)用研究韓文韜摘要時代的迅速發(fā)展、科技的不斷進步，促使工業(yè)生產(chǎn)逐漸向機械化、自動化方向邁進。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為新時期振興經(jīng)濟的關(guān)鍵技術(shù)之一，也被廣泛應(yīng)用到工業(yè)自動化領(lǐng)域。結(jié)合實踐來看，該技術(shù)不僅提高了工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量和效率，還有效降低了經(jīng)營成本，有利于為工業(yè)企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益，同時加快工業(yè)自動化發(fā)展進程?；诖?，文章將對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行概述，結(jié)合其應(yīng)用現(xiàn)狀，探索其在工業(yè)自動化中的實際應(yīng)用。希望通過本文闡述，可以為相關(guān)人員進一步分析提供參考。關(guān)鍵詞物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);工業(yè)生產(chǎn);自動化;應(yīng)用中圖分類號TN929.5文獻標志碼A文章編號20956487（2022）030

2、03ResearchtheApplicationofInternetofThingsTechnologyinIndustrialAutomationHanWen-taoAbstractWiththerapiddevelopmentofthetimesandthecontinuousprogressofscienceandtechnology，industrialproductionhasgraduallymovedtowardsmechanizationandautomation.Asoneofthekeytechnologiestorevitalizetheeconomyinthenewer

3、a，theInternetofThingstechnologyhasalsobeenwidelyusedinthefieldofindustrialautomation.Combinedwithpractice，thistechnologynotonlyimprovesthequalityandefficiencyofindustrialproduction，butalsoeffectivelyreducesoperatingcosts，whichisconducivetocreatingmaximumeconomicbenefitsforindustrialenterprisesandacc

4、eleratingthedevelopmentofindustrialautomation.Basedonthis，thisarticlewillgiveanoverviewoftheInternetofThingstechnology，combinedwithitsapplicationstatus，andexploreitspracticalapplicationinindustrialautomation.Itishopedthattheexpositionofthisarticlecanprovideareferenceforthefurtheranalysisofrelevantpe

5、rsonnel.Keywordsinternetofthingstechnology;industrialproduction;automation;application新時期背景下，微處理、微計算機、信息化工程等現(xiàn)代化技術(shù)不斷優(yōu)化和完善，促進物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)運而生，并廣泛深入到各行各業(yè)。尤其近年來，我國工業(yè)化進程不斷深入，工業(yè)企業(yè)面臨的市場競爭壓力與日俱增，很多企業(yè)為了有效提高生產(chǎn)能力、滿足市場供應(yīng)需求，盡可能降低生產(chǎn)成本，積極引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以此來強化自身核心競爭力，從而實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標。從宏觀角度分析，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，還能夠加快產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級速度，為我國工業(yè)企業(yè)進軍國際市場

6、助力。由此可見，對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用進行分析，無論對技術(shù)推廣而言，還是對工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展而言，都有十分重要的現(xiàn)實意義。1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述1.1物聯(lián)網(wǎng)概述物聯(lián)網(wǎng)是信息技術(shù)發(fā)展到最先進水平的典型代表，也被稱為國際信息產(chǎn)業(yè)第三次浪潮，當前受到世界各國廣泛關(guān)注，被當作發(fā)展經(jīng)濟、應(yīng)對金融危機的關(guān)鍵技術(shù)，在實際應(yīng)用中離不開末端設(shè)施設(shè)備的支撐。其組成結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，包括傳感系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、工業(yè)系統(tǒng)等，能夠在網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)與互聯(lián)網(wǎng)有效結(jié)合，并通過信息安全保障機制，使人與人、人與物、物與物之間進行溝通交流。將其引入工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，可以實現(xiàn)在線監(jiān)測、安全防控、調(diào)度指揮、遠程控制、智能識別等多種功能，不僅可以提高工業(yè)生產(chǎn)效率

7、和質(zhì)量1，還能夠減少生產(chǎn)成本，同時滿足了節(jié)能減排需求，有利于促進工業(yè)企業(yè)向“管、控、營”一體化趨勢發(fā)展。1.2物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)分析現(xiàn)如今，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)廣泛滲透到人們的工作和生活中，在一定程度上改變了人們的生活方式和工作模式。結(jié)合實際應(yīng)用對物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)進行分析，可以概括為以下內(nèi)容：利用各類傳感器、GPS系統(tǒng)、電子標簽系統(tǒng)及相關(guān)數(shù)據(jù)信息，根據(jù)連接協(xié)議將生產(chǎn)對象與網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)連接到一起，以此來實現(xiàn)定位跟蹤、在線監(jiān)測、智能識別等功能。另外，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的“物”，并非日常生活中隨處可見的物品，而是有一定的條件約束。例如，能夠接收數(shù)據(jù)信息、具備儲存能力和執(zhí)行系統(tǒng)、有專用程序等要求2。將其引入工業(yè)生產(chǎn)中，主要

8、可以分為3個層次，分別為感知層、傳輸層和應(yīng)用層。其中傳輸層也被稱為網(wǎng)絡(luò)層，主要用于工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)接入、傳遞等方面。2物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)2.1RFID及二維碼技術(shù)REID和二維碼技術(shù)，是工業(yè)生產(chǎn)中較為常見的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，主要作用是描述“物”的屬性。其中二維碼技術(shù)是在一維碼技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，即按照規(guī)律將黑白相間的幾何形體平鋪到平面中，以此來記錄或識別數(shù)據(jù)信息。當前，該技術(shù)被廣泛應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)管理過程中。而RFID技術(shù)，是通過空間耦合方式，在無接觸情況下傳遞射頻信號，以此來識別目標。該技術(shù)是建立在傳統(tǒng)條形碼技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，克服了條形碼人工掃描、一次一讀等弊端，能夠準確無誤地采集大量數(shù)據(jù)信息，并且抗

9、干擾能力較強，即便在惡劣環(huán)境下運行，依然能夠滿足實時跟蹤、高速讀取等需求，也正因如此，使得該技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。2.2傳感器技術(shù)傳感器是科學技術(shù)發(fā)展到一定程度的產(chǎn)物，也是支撐現(xiàn)代化信息技術(shù)持續(xù)優(yōu)化和完善的重要支柱，其作為1種微型器件，具有集成化、系統(tǒng)化特點，主要由信號處理、微傳感器、通信接口等組件組成，將其應(yīng)用到工業(yè)自動化生產(chǎn)領(lǐng)域，可以迅速獲取生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行及時處理和分析，將數(shù)據(jù)信息與執(zhí)行系統(tǒng)聯(lián)系到一起，可以形成功能豐富的微型系統(tǒng)，有利于強化系統(tǒng)智能化水平。工業(yè)自動化生產(chǎn)中涉及到的傳感器類型多種多樣，包括溫度傳感器、應(yīng)變傳感器、微震動傳感器等，能夠有效提高工業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量和效

10、率3。2.3WSN技術(shù)WSN技術(shù)又被稱為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是由各種自動裝置通過科學分布、統(tǒng)籌安排構(gòu)成的計算機網(wǎng)絡(luò)。在自動裝置運行過程中，能夠通過不同的傳感器系統(tǒng)，對工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境、位置等進行監(jiān)督、控制，便于技術(shù)人員實時掌握溫度、濕度、壓力、污染物等實際情況。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)不僅在每個節(jié)點上設(shè)置了傳感器裝置，還安裝了電池、微控制器、收發(fā)器等設(shè)備?？梢钥闯?，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是1種自組織網(wǎng)絡(luò)，在實際運行中能夠通過各組件相互配合、相互協(xié)調(diào)，快速完成生產(chǎn)任務(wù)，有利于合理分配生產(chǎn)資源，有效降低生產(chǎn)成本。該技術(shù)理論最早由美國軍方提出，后隨著科學技術(shù)的不斷進步，其推廣范圍也逐漸擴大，并與無線通信、計算機、微電子等

11、先進技術(shù)有機融合，實現(xiàn)了實時監(jiān)測、智能感知等多種功能。尤其在工業(yè)領(lǐng)域呈現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景，能夠?qū)?shù)據(jù)信息進行量化采集、快速處理、即時傳輸，有利于及時了解工業(yè)生產(chǎn)實際情況。其特點可以歸納為以下幾點：能量有限。工業(yè)自動化生產(chǎn)中，能量能夠直接影響傳感節(jié)點的壽命和運行能力，當前工業(yè)生產(chǎn)中引入的傳感節(jié)點，大多采用電池供電方式，并且這些電池普遍無法重新充電。計算能力有限。主要指CPU處理能力有限，通常在8bit-8MHz范圍內(nèi)4。存儲能力有限。工業(yè)生產(chǎn)中的傳感節(jié)點存儲器一般有3種形式，分別為RAM存儲器、工作存儲器、程序存儲器。通信能力有限。在工業(yè)生產(chǎn)中為了盡可能減少信號傳輸過程的能量消耗，需要將傳感節(jié)點

12、的傳輸能量控制在10100mW，傳輸范圍控制在100m-1kmo范圍內(nèi)。防篡改特點傳感節(jié)點是1種開放性網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，具有成本較低、結(jié)構(gòu)松散等特點，如果傳感節(jié)點在應(yīng)用過程中受到攻擊，容易為攻擊者篡改信息和程序創(chuàng)造條件。工業(yè)生產(chǎn)在部署無線傳感器網(wǎng)絡(luò)前，并不能提前預(yù)知網(wǎng)絡(luò)拓撲形式。2.4近距離通信技術(shù)近距離通信技術(shù)是工業(yè)自動化領(lǐng)域較為常見的1種物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠在較短距離范圍內(nèi)傳遞數(shù)據(jù)信息，其距離一般在幾十米之間，可以充分保證數(shù)據(jù)信息傳遞的準確性和即時性。另外，該技術(shù)還能夠為高速率多媒體應(yīng)用奠定良好基礎(chǔ)，除了能夠傳遞數(shù)據(jù)信息外，還能夠傳送聲像、圖像等。結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀來看，引入該技術(shù)不僅能夠降低不必要的能

13、源消耗，還能夠有效降低生產(chǎn)成本，提高通信效率。2.5人工智能技術(shù)人工智能技術(shù)是利用計算機系統(tǒng)，對人的行為和思維進行智能化模擬。在工業(yè)自動化生產(chǎn)中引入該技術(shù)，可以提前設(shè)置計算機自動執(zhí)行流程，確保計算機系統(tǒng)自行完成生產(chǎn)任務(wù)，不僅能夠提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，還能夠解放勞動力5。2.6云計算技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的蓬勃發(fā)展和廣泛應(yīng)用，離不開云計算技術(shù)的支撐和支持。前文提及，工業(yè)生產(chǎn)中使用的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，普遍存在存儲能力有限、計算能力有限、通信能力有限等特點。對此，可以引入云計算技術(shù)，將其作為物聯(lián)網(wǎng)運行的大腦，從而對工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)進行收集、存儲、分析和計算，有效提高數(shù)據(jù)信息利用率。2.7無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

14、在工業(yè)生產(chǎn)過程中，引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的主要作用，是為人與人、人與物、物與物溝通架起橋梁，而想要實現(xiàn)這一目標，離不開無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支撐。通過無線網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)Υ笈繑?shù)據(jù)信息進行高效傳輸，從而滿足實時共享需求。當前，工業(yè)自動化領(lǐng)域涉及到的無線網(wǎng)絡(luò)，既包括遠距離連接的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，也包括近距離連接的紅外技術(shù)和藍牙技術(shù)等。2.8嵌入式技術(shù)嵌入式技術(shù)在工業(yè)自動化生產(chǎn)中，主要涉及到硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩個層面。其中硬件系統(tǒng)包括儲存器、CPU、處理器等方面6。軟件系統(tǒng)包括工業(yè)生產(chǎn)軟件以及解決各類問題的應(yīng)用軟件，通過各類軟件能夠有效監(jiān)督和控制工業(yè)生產(chǎn)過程。只有硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)相互配合、互相支撐，才能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)自動化生產(chǎn)目

15、標。3物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)自動化領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀隨著科學技術(shù)不斷進步，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也得到了一定優(yōu)化和完善，尤其傳感器和可編程控制器被廣泛應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中。加上無線網(wǎng)絡(luò)的進一步完善、5G技術(shù)的大力推廣，使得數(shù)據(jù)傳輸速度不斷加快，網(wǎng)絡(luò)接入能力日漸加強。在這一背景下，工業(yè)生產(chǎn)需要充分考慮如何將已經(jīng)上傳到互聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)信息進行科學處理、有效利用，從而全面實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享目標，為用戶查詢提供便利。與此同時，還要保證整套系統(tǒng)具備成本低廉、適用性廣等優(yōu)勢，可以在市場中廣泛推廣。這也成為國內(nèi)外專家和學者大力研究的重要課題。當前，工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域最常使用的解決方案，是引入云訪問技術(shù)，也就是將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備連接到一起，

16、通過智能傳感器實時采集PLC信號和數(shù)據(jù)信息。而后通過無線網(wǎng)絡(luò)或5G網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)信息或PLC信號上傳到云服務(wù)器，最后利用云平臺軟件對數(shù)據(jù)和信號進行處理、分析、儲存和利用，在此背景下，客戶端能夠在網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)快速查詢或訪問所需數(shù)據(jù)信息。4物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)自動化領(lǐng)域的具體應(yīng)用4.1應(yīng)用于工業(yè)物流自動化領(lǐng)域隨著我國工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模逐漸擴大，對產(chǎn)品運輸效率也提出更高要求。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與產(chǎn)品運輸、儲存等物流過程相融合，已經(jīng)成為行業(yè)發(fā)展的大勢所趨，如此可以有效提高貨物運輸速度，促進工業(yè)物流向自動化趨勢發(fā)展?，F(xiàn)階段，越來越多的工業(yè)企業(yè)將射頻識別技術(shù)、構(gòu)架技術(shù)等引入工業(yè)物流體系中，并取得了顯著成績7。例如，工業(yè)企

17、業(yè)構(gòu)建的自動化物流倉庫，實現(xiàn)了自動化尋找地址、自動化監(jiān)督控制等功能。在自動化尋址過程中，只需在倉庫巷道中的堆垛機上安裝紅外傳感器，就能夠及時獲取采集物體的地址信息，將信息傳遞到監(jiān)管系統(tǒng)后，通過科學處理、有效分析，能夠得出準確無誤的處理結(jié)果，可以為加快貨物運輸速度奠定良好基礎(chǔ)。4.2應(yīng)用于工業(yè)節(jié)能減排領(lǐng)域隨著我國工業(yè)化進程的持續(xù)深入，環(huán)境污染、生態(tài)破壞等問題日益突出。近年來，黨中央及各級政府不斷加大投入力度，致力于改善生態(tài)環(huán)境，發(fā)展綠色經(jīng)濟，要求工業(yè)生產(chǎn)也要嚴格貫徹落實可持續(xù)發(fā)展理念，積極引入節(jié)能減排技術(shù)，從而在保證生產(chǎn)質(zhì)量和效率的同時，盡可能減少資源、能源的不必要消耗和浪費，這不僅是社會發(fā)展的

18、必然要求，也是造福子孫后代的有效途徑。而引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以充分滿足這一目標，切實解決工業(yè)生產(chǎn)高污染問題。具體來說，就是在工業(yè)生產(chǎn)中安裝各類傳感裝置，對企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境進行實時監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程存在的污染源，并采取措施解決。如此既能夠提高企業(yè)生產(chǎn)節(jié)能減排能力，還能夠加快工業(yè)企業(yè)自動化發(fā)展速度。4.3應(yīng)用于產(chǎn)品信息化領(lǐng)域隨著人們生活水平逐步提高，社會群眾對產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品性能、產(chǎn)品安全的要求也越來越高。這也使得工業(yè)企業(yè)在自動化發(fā)展中給予產(chǎn)品信息更多關(guān)注。在實際生產(chǎn)過程中，產(chǎn)品信息貫穿于生產(chǎn)、加工、制造、銷售等各個環(huán)節(jié)，其重要性不言而喻，能夠直接決定企業(yè)在市場競爭中的地位，同時關(guān)系到是否滿足市場供應(yīng)需求。而引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠?qū)I(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)進行嚴格把控，有利于提高產(chǎn)品的質(zhì)量和性能，充分滿足消費者需求8。4.4應(yīng)用于工業(yè)安全生產(chǎn)領(lǐng)域工業(yè)生產(chǎn)是1項系統(tǒng)化工程，涉及諸多流程，面臨的安全隱患較多。所以安全管理一直都是工業(yè)生產(chǎn)較為關(guān)注的課題。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的定位功能引入實際生產(chǎn)中，可以充分滿足生產(chǎn)過程的安全管理需求。有利于及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程存在的問題和隱患，并準確找到故障源，有利于為技術(shù)