工业物联网为制造自动化带来了什么？

在制造业迈向工业4.0时代的过程中，物联网技术成为了连接机器、系统与管理的重要桥梁。它不仅仅是把工业网络扩展到设备层面，更是将安全、运动控制、机器智能、自动维护和企业连接性融入其中，创造出前所未有的制造智能化。这种革新带来的变革已经深深影响了制造自动化的多个方面。

走进工业4.0时代，物联网为自动化带来了哪些变革？让我们一探究竟。

一、安全的远程连接

物联网追求实现万物互联，以便进行诊断、配方管理、协作工程以及数据采集等。现实情况是，智能传感器已经存在，只是许多企业尚未意识到其带来的好处。借助于安全虚拟私有网络（VPN）服务器和云服务的支持，物联网技术让远程连接变得更加安全可行。在此基础上，安全服务器与控制软件的无缝集成正在成为趋势。这些进步不仅提高了效率，还为制造业带来了前所未有的便捷性。

二、网络安全的重要性

工业自动化用户的思维正在从硬连接的安全PLC和继电器转向网络安全。这意味着从普通工人的操作到高级软件的显示过渡。网络安全对于提高生产力至关重要，它能有效防止工人试图绕过安全系统操作。网络安全还能在安装费用、测试和诊断能力方面带来诸多优势。它既能保持设备和线路的正常运行，又能确保工作效率和安全性。网络安全系统的实施必须符合传统安全标准，同时还要确保在紧急情况下能够及时响应。

三、物联网促进工业安全

物联网通过确定性工业以太网联网安全系统，为工业安全带来了巨大促进。每个状态变化和操作实例都被记录下来并通过互联网发送给管理人员。联锁装置或光幕可以传达设备的破损程度、时间和间隔，帮助管理人员深入分析问题的根本原因。这种智能化管理方式大大提高了工业安全水平，降低了事故风险。

四、安全的运动控制

在网络安全功能中，安全运动控制功能尤为突出。借助嵌入到伺服机构/变频驱动中的智能软件，生产线、印刷机、机器人等设备可以在安全模式下正常运行。这种智能不仅能提供传统的安全扭矩关闭信息，还能提供诸如受限转矩、速度、位置和加速度等更多信息。这意味着在紧急情况下，生产线上的机器可以继续运行，而不需要像过去那样进行硬线急停。

五、预见性维护

预见性维护的核心是根据机器的实际状态进行监控，而不是按照固定的周期进行。通过联网的传感器和加速度计等网络化传感器，我们可以检测机械设备的频率，预测故障趋势并安排预防性维护。这种基于实际状态的方法大大提高了维护的效率和准确性，降低了设备故障的风险。频率分析还可以帮助我们发现问题的根本原因并采取预防措施。能源监测也是资源管理的重要组成部分，包括水、蒸汽、压缩空气和真空等多种资源的监测可以帮助企业认识到提高可持续性的巨大潜力。通过将这些数据整合到单独的机器和过程单元中，我们可以更准确地了解每台设备的能耗情况并采取相应的措施进行优化。这不仅有助于降低成本还能提高企业的竞争力。总的来说物联网技术正在深刻改变制造业的面貌为我们带来了前所未有的便捷性、安全性和效率。智能革命：工厂自动化的新纪元

深度智能化正在引领一场革命，将智能推向设备级别，超越单纯的物联网通信，旨在提升性能并减少人为干预的需求。这其中，先进的伺服驱动器就是一个突出的例证。这些驱动器内置的自动补偿机制能在无需技术人员微调的情况下，响应异常情况并预先消除干扰。这意味着，不再需要借助示波器或笔记本电脑来进行复杂的调整。

同样的革新也体现在组件替换流程中。过去，更换组件并手动重置新组件的过程耗时耗力，往往需要技术人员的参与和软件的加载。而现在，这一切都可以自动化完成，无需用户的任何干预。板载智能、控制器与设备间的以太网通信使得控制器能够自动识别新组件并自动降级固件版本。这不仅减少了技术人员的需求，也消除了软件维护、许可证更新、故障显示等繁琐事宜。

将智能推向设备级的另一个显著应用是I/O切片的创新使用。带有板载FPGA的I/O切片允许设备和I/O切片之间直接响应，绕过了背板、PLC的CPU和系统扫描，实现了前所未有的超快响应——低至一微秒。想象一下这样的应用场景：喷胶枪更精确地打胶于装箱机内，商标打印速度更快，传感器与回收站之间的距离在枕式包装机上大大缩短。这些应用案例只是智能I/O切片带来的一小部分改变。

当我们谈论工业自动化的革新时，不得不提及分布式运动控制的发展。如今，集成式电机/驱动器已经融入机载设计中，并且集成了以太网通信和板载I/O功能。小型驱动器也采用了分布式I/O模块设计。这一切都促进了机器效率的提升和成本的节约。更为重要的是，“自主维护”的理念得以实现。利用板载智能和廉价固态存储器，操作员和技术人员可以通过动画和视频走查进行远程维护。这种自主维护模式不仅减少了维护成本和时间，而且降低了对专业维护人员的依赖。通过虚拟网络计算和Wi-Fi技术，操作员可以在智能手机或平板电脑上接收故障信息并进行远程排查。即使面对复杂问题，控制器也能智能地向值班的技术人员提供建议，识别故障部件并自动提交订购单。故障记录会自动上报给管理部门和其他相关供应商。这不仅提升了生产效率，而且大大提高了企业的运营灵活性。当谈及工业4.0和工业互联网时，两者的核心理念其实并无不同——只是在不同的语境下表达罢了。回想起自己对物联网的早期态度，再对比现今工业领域对智能技术的热情接受程度，我不禁感叹进步之快令人惊叹。我们已从单纯的智能传感器发展到今天可以智能预测生产线上问题并解决之的时代。工业制造商正在拥抱这一变革并将其应用于实际生产中。工业4.0不仅仅是一个营销口号或概念炒作——它是实实在在的技术进步和产业升级的见证。德国在这一领域的卓越表现证明了其在工程技术和机械设备领域的领先地位和出口经济的强大动力。随着技术的不断进步和应用领域的扩大，我们期待更多的创新涌现出来推动工业自动化进程不断向前发展。别让你的企业被工业4.0和工业互联网的辩论困住，理解这两者其实是并行不悖的——都是借助以太网/互联网连接机器，从而实现更高效的生产流程。它们的核心都是通过连接技术提升运营效率。

关于工业物联网的标准问题，让我们深入探讨一下。从基础的以太网到全球互联网，物联网的建立依赖于广泛采用的TCP/IP、HTTP、FTP等互联网通信协议。如今，即便是成本较低的控制器也预计将内置网络服务器，并拥有一个或多个以太网连接。

我们也不能忽视工控系统的网络安全问题。ISA/IEC-62443（ISA99）为工控系统的网络安全措施提供了全面的概述，这是一个需要专业深度的话题。IT和自动化都需要安全标准，安全VPN服务器和托管云服务已经得到广泛应用。为满足工业自动化的特定需求，安全服务正在崭露头角。安全VPN功能已经被直接集成到自动化软件套件中。无论是大型的企业用户还是集成商，只要拥有大量的IT资源，都能通过这些接口接入自己的资源。机器制造商和用户可以选择软件即服务解决方案，无需额外投入IT基础设施。

服务提供者包括第三方、控制供应商、机器制造商和集成商，他们提供的安全服务包括但不限于远程数据采集、监控、数据存储、报告与诊断。

再来说说VNC访问。虚拟网络计算是物联网的一个缩影。VNC是一个开源共享系统，它允许我们远程访问具有物联网功能的控制器，而无需使用特定的供应商软件包。你只需要知道控制器的IP地址就能进行访问。

我们需要明确一点：开放的标准是物联网成功的关键。如果没有开放的标准，物联网将无法发挥其真正的潜力。网络安全也同样遵循国际标准。例如，openSAFETY协议栈就是遵循IEC61784-3-13技术规范的一个开放、免费许可的协议。openSAFETY还能适应主要的工业网络应用层，如Profinet、EtherNet/IP等。相反，专用协议会限制物联网的连通性和第三方访问，阻碍主机接口的开发，影响物联网的开放性。为了实现真正的开放性，我们必须确保所有自动化供应商都能开发出兼容的控制器和设备。

在工业4.0和互联网的融合进程中，理解并应用这些关键概念和技术，将有助于你的企业充分把握机遇，实现数字化转型。