展望2013：工業(yè)控制的發(fā)展走向何方？

　　本文主要著重說明我對2013年及以后的自動化和控制的趨勢的一些看法。這些意見是基于一個廣泛的用戶，供應(yīng)商和行業(yè)顧問，并出席了眾多行業(yè)論壇，會議和貿(mào)易展覽每年投入。在自動化和控制領(lǐng)域擁有多年的實踐經(jīng)驗的設(shè)計師也體現(xiàn)在這些意見。

　　企業(yè)自動化系統(tǒng)

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

　　折疊架構(gòu)

　　新技術(shù)可能需要創(chuàng)建流線型的2-3層自動化系統(tǒng)，以提高性能和降低軟件維護成本。五個層系統(tǒng)模型已集中于自動化行業(yè)已多年通常表示在5級普渡模型，這是一個顯著的簡化。

　　5級-商業(yè)系統(tǒng)

　　等級4-電廠廠級的企業(yè)資源計劃（ERP，MRP，MES）

　　等級3-經(jīng)營單位的級別

　　第2級-機器/過程自動化水平

　　等級1-控制器級別

　　0級-傳感器/執(zhí)行器

　　現(xiàn)有的自動化系統(tǒng)普遍反映這種體系結(jié)構(gòu)，在通用計算機上運行的軟件在級別2，3，4，和5。級別2，3和4的設(shè)備一般包括一個數(shù)據(jù)庫和通信接口，除了相關(guān)的HMI和其他接口緩沖和每一級之間的信息同步。從歷史上看，計算成本和網(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，的控制器信息傳達給各級直接從0級和1到4級和5使用適當(dāng)?shù)膮f(xié)議，特別是WEB服務(wù)。

　　自動化計算引擎（ACE）

　　更強大的控制器，自動化的計算引擎（ACE），第2級，第3和4個功能嵌入未來的市場上，這將繼續(xù)加快，使崩潰的自動化架構(gòu)。這個品種有雙核和四核CPU，是自動化控制和計算引擎，使他們在工廠車間，包括嵌入式歷史學(xué)家，分析，報警管理，設(shè)備診斷，先進控制優(yōu)化擴展的企業(yè)系統(tǒng)的功能，并規(guī)則引擎。這些強大的設(shè)備，完善的信息源在車間進行有意義的數(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2，3及4臺計算機的需要，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，簡化的配置控制，并降低軟件維護成本。

　　OPCUA

　　OPCUA帶來了開放式計算的行業(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)計算的所有自動化系統(tǒng)，SCADA制造，通訊和過程控制。通過利用國際公認(rèn)的計算標(biāo)準(zhǔn)，OPCUA將自動化系統(tǒng)的通用計算行業(yè)一個公平的競爭環(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。萬維網(wǎng)聯(lián)盟（W3C）定義了一個Web服務(wù)設(shè)計的軟件系統(tǒng)，支持通過網(wǎng)絡(luò)互操作的機器對機器的交互?！斑@正是自動化系統(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，人機界面，MES，LIMS，ERP和其他系統(tǒng)的OPCUA客戶端公開數(shù)據(jù)。

　　面板免費安裝

　　我們的目標(biāo)是消除控制柜，并簡化布線。自動化產(chǎn)品設(shè)計理念，以消除需要設(shè)備安裝在機柜中開始，IP67和IP20I/O設(shè)備支持的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。一個完整的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例子。新趨勢更進一步控制器，驅(qū)動器，伺服電機，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，簡化了安裝和降低維護勞動。

　　大數(shù)據(jù)-資訊杠桿

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

　　改造和升級

　　改造和升級的機會是巨大的，將持續(xù)數(shù)年。ARC咨詢集團估計，$65十億價值的過程自動化系統(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。幾乎所有的自動化供應(yīng)商有一個布線系統(tǒng)則提供了一個軟件轉(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。在離開系統(tǒng)和錨桿支護新的功能，許多用戶看到更多的價值。在這些舊系統(tǒng)的頂端附加軟件是用來增加資產(chǎn)的管理，先進控制等功能。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)被證明是遠遠超過壽命為10年，最初的設(shè)想。在許多情況下，投資于新的，更高效的機器更換舊的生產(chǎn)設(shè)備自動化系統(tǒng)更換更高效的投資比。

　　遠程監(jiān)控

　　遠程監(jiān)控繼續(xù)增長，改進和精致的硬件和軟件工具。遠程監(jiān)控功能，使萎縮的自動化和控制專家，以幫助解決工廠的問題，沒有旅行的需要，將繼續(xù)變得更加強大。這些工具可以讓專家為他們服務(wù)在工廠的現(xiàn)場規(guī)則為基礎(chǔ)的系統(tǒng)，他們的知識制度化。那里是一個嚴(yán)重缺乏的知識，經(jīng)驗和技能的人，這種能力將在有經(jīng)驗的人，有一個萎縮的發(fā)達國家和發(fā)展中國家的增長。手機技術(shù)的不斷提高，正在被越來越經(jīng)常實施遠程監(jiān)控，因為它是現(xiàn)成的，易于部署。將手機和短信技術(shù)的控制器將增長到支持這一趨勢。這方面的發(fā)展將繼續(xù)利用技術(shù)，包括互聯(lián)網(wǎng)，云計算，基礎(chǔ)軟件的規(guī)則，IP視頻和音頻通信。

　　信息安全

　　將開發(fā)更先進的方法，軟件和硬件，以保護自動化，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)長的一段時間，但它似乎是一個問題，不來的最前沿，直到有重大的災(zāi)害，如沙特阿美Stuxnet蠕蟲的攻擊消滅了30，000個計算機系統(tǒng)在2012年8月。很可能會有更成功的攻擊，將激勵為提高工業(yè)自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全的未來?！按笥螒颉痹谖铱磥磉€沒有開始，對手是剛剛開始學(xué)習(xí)，戳和收集數(shù)據(jù)?；厥捉?jīng)典軍事斗爭的歷史獲獎?wù)咴谒麄兊膶κ种鞍l(fā)動重大攻擊的防御，通常能獲得良好的偵察和探測。進一步承載著戰(zhàn)爭的比喻，是典型的運動，許多戰(zhàn)斗。強化工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)可能需要遷移到IPV6，包含了更強的安全性模型，Internet協(xié)議安全（IPsec），每個IP數(shù)據(jù)包的通信會話，并在每個網(wǎng)絡(luò)連接的硬件加密方法進行加密。

　　一體機設(shè)計

　　愿景有一個完整的系統(tǒng)的方法來設(shè)計產(chǎn)品，機器和生產(chǎn)線作為一個整體的過程中開始出現(xiàn)，并會加快。優(yōu)化，調(diào)試，增加產(chǎn)量，提高質(zhì)量，降低成本的制造過程是建立一條生產(chǎn)線或單臺機器前，軟件設(shè)計和建模工具。機及相關(guān)自動化于一體的綜合軟件設(shè)計環(huán)境，設(shè)計，建模與仿真，具有巨大的能力。在這個過程中，工程師可以優(yōu)化能源消耗最低完全機器自動化生成的控制器代碼。開放標(biāo)準(zhǔn)使連接建模軟件自動生成機器人，機床，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生成控制器程序。這些技術(shù)的采用，使企業(yè)的競爭的優(yōu)勢，降低成本和風(fēng)險。為了充分利用這種方法，傳統(tǒng)的筒倉公司必須協(xié)同工作。

　　機器人

　　在更廣泛的行業(yè)正在加速機器人的使用成本更低，更靈活的機器人。“智能”機器人可以創(chuàng)建集成的機器人視覺系統(tǒng)將識別軟件。此外，機器人變得更簡單的計劃，包括為用戶教機器人執(zhí)行任務(wù)的能力。早在去年，國際機器人聯(lián)合會的報告，2011年機器人銷售增長了38％，為一年錄得有史以來的最高水平。最重要的國家是中國，美國和德國的增長39％和51％之間的增長率。兩個最大的市場仍然是日本，其次是韓國。汽車，食品和飲料，金屬，機械等行業(yè)增長高于平均水平的機器人訂單。機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)的實現(xiàn)。在安全性，靈活性，準(zhǔn)確性和易用性的改進，以較低的成本，加速通過。