物联网技术在工业自动化中的应用

马学著

北京首钢自动化信息技术有限公司           邮编063200

摘要：我国工业自动化技术和我国科技水平的快速发展，许多传统工业的问题都得到了有效的解决，而随着物联网技术的发展，更是将其推向了一个新的高度。为了适应更大的市场需求，必须不断地采用先进的技术。在我国，物联网技术虽然起步较晚，但实际应用于工业生产却是近几年的事情，所以，如何将物联网技术运用于工业生产，成为本文探讨的观点。

关键词：工业自动化；物联网技术；应用

引言

在我国工业自动化进程中，运用物联网技术是提高工业自动化水平的关键技术手段。所以，在实现工业自动化改造的过程中，要有效地利用好物联网技术，充分体现物联网技术在企业中的应用价值，为企业的可持续发展和健康发展作出积极的贡献。目前，世界范围内的物联网技术不断的革新和发展已引起了行业的高度重视，在世界范围内大力推进物联网技术的普及和应用，尤其是在工业生产、流通等方面，将会对我国高技术工业生产自动化的发展起到促进作用，也可以有效地降低生产成本，为公司成功地实现长远规划目标，保证产品的品质，并为进一步的生产提供了有利的环境。

1物联网技术应用与发展现状

物联网技术是信息化时代下产生的新技术手段，目前已经广泛应用于各行各业，在现代社会建设与发展中实现万物互联。近年来，除了工业领域在物联网基础上实现了工业自动化，医学领域也应用物联网技术，传输药物、医疗设备和患者身份信息等关键数据，为医院各个科室掌握患者信息提供了便利，使治疗更加有的放矢，医院护理工作的效率也因此提升。便可以马上反馈，彰显管理的有效性与个性化。除了医学领域，航空、计算机行业也利用物联网技术，对一些重要数据进行安全防护，以免外部信息的入侵威胁基础数据安全，在物联网技术的支持下相关领域构建系统的安全性也显著提升。现代社会建设的各个领域均需要物联网的应用，很多企业组织员工培训也非常关注物联网应用。因此，工业自动化运用物联网技术是必然趋势，当然也存在一些技术性问题需要深入分析解决。因为物联网技术对传感器、传感装置要求非常严格，传感器技术、硬件系统微型化与智能化也需要在工业自动化实现中展开探讨。

2物联网技术在工业电气自动化控制中的应用

2.1无线传感技术

无线传感技术是在传统传感器技术的技术上增加了通信模块，可以将传感器网络中收集的环境信息，通过与互联网相联，发送给上层管理者。无线传感技术集成了微处理器、无线通信芯片和供能装置，通过无线通信技术把数以万计的传感器以自由式进行组织与结合进而形成的网络形式，对工作的环境中收集的信息进行综合的分析和处理，实现了数据的采集、处理和传输三种功能。由于其微型化、智能化、低功耗的特点，非常符合工业物联网准确、智能、高效及兼容性强的发展要求。

2.2端侧架构分析

端侧被细分为设备侧、硬网关侧、软网关侧。设备侧是被认为不具备独立采集和通信能力的层级，但是随着微控制单元（MicrocontrollerUnit，MCU）技术的日趋成熟，越来越多的硬件具备了MCU，以设备出厂为时间切分点又可以细分前装和后装，后装MCU还需要搭配安装传感器或流量计，看起来就是一个更廉价的定制版通信盒子，后装MCU的存在会弱化或取消硬网关。硬网关是最传统的端侧技术，一般认为软网关能够在功能上替代硬网关且经济性更好，因为两者的区别只是将采集转发程序的部署从盒子改到了局域网服务器上。这种替代关系并不能绝对化，在实际工程应用中，硬网关和软网关有时候是并行使用的，因为有时候两者处理对象的层级是不同的，这个生产单元有10台等离子切割机，总共配置了两个硬网关和一个软网关，第一个硬网关是解决10台电源的数据采集问题，第二个硬网关是解决10块氧气流量计的数据采集问题，软网关解决的是切割机内存单元的数据采集问题，以及按时间戳合并两台硬网关数据并做转发的问题。软网关不仅要扮演直接采集的角色，还要发挥作为高阶物模型的复合作用，如计算每次作业的引弧时间，因为硬网关直接采集的引弧时间是累加值，需要在软网关里根据作业状态计算每次作业开始到结束的引弧时间。因此，传统认为软网关只是把采集转发功能的部署从盒子改到局域网服务器是非常狭隘的，软网关本质是云平台接入与建模组件在局域网服务器的一种部署形态，而硬网关未来的发展趋势也是云平台按需将指令下发到盒子，端侧的技术栈与平台的技术栈正在一体化发展，即同一套组件可以进行简化或拆分后做各类不同形态的部署。

2.3智能终端

智能终端主要是指计算机、大型服务器，符合物联网所有信息的实际应用要求，主要负责采集物联网传感器数据，完成计算和执行等功能。智能化终端结合实际需求使用，例如，在工业机动化生产监控过程中，目前比较常见的智能化终端不仅可以采集、监督工业数据，还可以在发现事故之后及时预警，而且智能终端具有工业生产数据化分析的功能，在事故未发生时便可将采集到的报警信息及时传输到通信设备，通知管理人员处理，所以智能终端具备远程智能化管理功能。

2.4工业安全生产中的应用

安全是工业生产的首要因素，是一切活动的先决条件。有关人员应充分注意安全。为了保障安全生产，可以利用物联网技术，使其具有更好的定位能力和更高的感知能力，从而更好地提高产品的安全性。在工业自动化生产中，为了确保安全，必须采用物联网技术，从而使实际的生产效率得到进一步的提升；同时也能节约很多的时间和费用。比如，将网络技术运用到相关的工业生产设备中，可以实现对工业生产设备的精确定位，从而保证了各工序的稳定运转；既能保障设备的安全性，达到自动化作业的目的，又能促进工业自动化的进一步发展。

2.5物联网在工业自动化中的应用

关键技术的应用：通过物联网实现物与物之间的信息交流，可以迅速地识别编码，提高管理效率。不过，由于材料本身的结构比较复杂，所以必须要有相应的仪器来进行识别。（1）标识技术：在这种技术中，每个产品和交换的物品都具有唯一的条形码。它的专业能力，可以分析和理解产品的复杂程度，一旦产品出错，物联网就会反馈给它，让它失去它的作用，条形码也就变成了暂时的。但若该商品是有效的，条形码就会变成永久的。（2）体系结构技术：“构建技术是一种保护供应商与需求方的关系。在物联网技术中，有很多方法可以实现这样的联系，其中最简单的方式就是在供应商与需求方之间建立一个共享的模型，实现信息、资源、数据的共享”。体系结构技术是基于标识技术而产生的，而物联网体系结构技术要求供应商与需求方能够互相影响。这一关系的构建较为简单，最常用的方式是由供方与需方达成共同的模型，以实现数据与信息的交流。（3）资料与资讯处理技术：“工业自动化与人类的生活息息相关，包括制造、销售等。在这个过程中，需要使用网络和信息处理技术来进行数据的整理和分析，使得产品的生产和销售更加的便捷和快速”。

结语

将物联网技术应用于工业自动化中，提高了工业生产效率，还有利于实现工业节能减排，推进行业的可持续发展。发挥物联网技术的作用，夯实工业自动化发展基础，为工业行业的转型升级创造条件，从而逐渐形成物联网+工业自动化的发展模式。

参考文献

[1]王伟刚．基于ARM架构的工业物联网网关研究与实现[J]．中国信息化，2022(3):51-52.

[2]夏艳东，戚荣鑫，季赛．工业物联网中基于PUFs轻量级的密钥交换协议研究[J]．计算机应用与软件，2022,39(3):316-321.