物联网在工业控制系统中科学应用

❖ 空间协同技术 空间协同技术的发展目标是 以泛在网络、人机交互、泛在信息处理和 制造系统集成为基础，突破现有制造系统 在信息获取、监控、控制、人机交互和管 理方面集成度差、协同能力弱的局限，提 高制造系统的敏捷性、适应性、高效性。
❖ 平行管理技术 未来的制造系统将由某一个 实际制造系统和对应的一个或多个虚拟的 人工制造系统所组成。平行管理技术就是 要实现制造系统与虚拟系统的有机融合， 不断提升企业认识和预防非正常状态的能 力，提高企业的智能决策和应急管理水平。
❖ 电子商务技术 目前制造与商务过程一体化 特征日趋明显，整体呈现出纵向整合和横 向联合两种趋势。未来要建立健全先进制 造业中的电子商务技术框架，发展电子商 务以提高制造企业在动态市场中的决策与 适应能力，构建和谐、可持续发展的先进 制造业。
❖ 系统集成制造技术 系统集成制造是由智能 机器人和专家共同组成的人机共存、协同 合作的工业制造系统。它集自动化、集成 化、网络化和智能化于一身，使制造具有 修正或重构自身结构和参数的能力，具有 自组织和协调能力，可满足瞬息万变的市 场需求，应对激烈的市场竞争。
物联网在工业控制系统中的应用
目录/contents
工业控制系统的概述 物联网在工业控制系统的应用领域 物联网与先进制造技术结合的领域 解决物联网在工业应用的关键问题 如何推动物联网在工业领域的应用 物联网在工业控制系统应用领域的市场前景
工业控制系统概述
随着计算机技术、通信技术和控制技术的发展，传统的控制领 域正经历着一场前所未有的变革，开始向网络化方向发展。控 制系统的结构从最初的CCS（计算机集中控制系统引领中国物 联网应用的创新发展），到第二代的DCS（分散控制系统）， 发展到现在流行的FCS（现场总线控制系统）[1]。对诸如图像、 语音信号等大数据量、高速率传输的要求，又催生了当前在商 业领域风靡的以太网与控制网络的结合。这股工业控制系统网 络化浪潮又将诸如嵌入式技术、多标准工业控制网络互联、无 线技术等多种当今流行技术融合进来，从而拓展了工业控制领 域的发展空间，带来新的发展机遇。
❖ 人机交互技术 传感技术、传感器网、工业 无线网以及新材料的发展，提高了人机交 互的效率和水平。目前制造业处在一个信 息有限的时代，人要服从和服务于机器。 随着人机交互技术的不断发展，我们将逐 步进入基于泛在感知的信息化制造人机交 互时代。
虚拟现实技术 采用真三维显示与人机自然交 互的方式进行工业生产，进一步提高制造 业的效率。目前，虚拟环境已经在许多重 大工程领域得到了广泛的应用和研究。未 来，虚拟现实技术的发展方向是三维数字 产品设计、数字产品生产过程仿真、真三 维显示和装配维修等。
工业安全生产管理 把感应器嵌入和装备到矿 山设备、油气管道、矿工设备中，可以感 知危险环境中工作人员、设备机器、周边 环境等方面的安全状态信息，将现有分散、 独立、单一的网络监管平台提升为系统、 开放、多元的综合网络监管平台，实现实 时感知、准确辨识、快捷响应、有效控制。
物联网与先进制造技术结合的领 域
❖ 进入90年代以后，由于计算机网络技术的 迅猛发展，使得DCS系统得到进一步发展， 提高了系统的可靠性和可维护性，在今天 的工业控制领域DCS仍然占据着主导地位， 但是DCS不具备开放性，布线复杂，费用 较高，不同厂家产品的集成存在很大困难
物联网在工业控制系统的应用
制造业供应链管理 物联网应用于企业原材料采购、库存、销售等领域， 通过完善和优化供应链管理体系，提高了供应链效率，降低了成本。空中 客车(Airbus)通过在供应链体系中应用传感网络技术，构建了全球制造业 中规模最大、效率最高的供应链体系。
❖ 生产过程工艺优化 物联网技术的应用提高 了生产线过程检测、实时参数采集、生产 设备监控、材料消耗监测的能力和水平。 生产过程的智能监控、智能控制、智能诊 断、智能决策、智能维护水平不断提高。 钢铁企业应用各种传感器和通信网络，在 生产过程中实现对加工产品的宽度、厚度、 温度的实时监控，从而提高了产品质量， 优化了生产流程。
❖ 进入80年代以后，人们利用微处理器和一 些外围电路构成了数字式仪表以取代模拟 仪表，这种DDC的控制方式提高了系统的 控制精度和控制的灵活性，而且在多回路 的巡回采样及控制中具有传统模拟仪表无 法比拟的性能价格比。
❖ 80年代中后期，随着工业系统的日益复杂， 控制回路的进一步增多，单一的DDC控制 系统已经不能满足现场的生产控制要求和 生产工作的管理要求，同时中小型计算机 和微机的性能价格比有了很大提高。于是，
❖ 产品ຫໍສະໝຸດ Baidu备监控管理 各种传感技术与制造技 术融合，实现了对产品设备操作使用记录、 设备故障诊断的远程监控。
环保监测及能源管理 物联网与环保设备的 融合实现了对工业生产过程中产生的各种 污染源及污染治理各环节关键指标的实时 监控。在重点排污企业排污口安装无线传 感设备，不仅可以实时监测企业排污数据， 而且可以远程关闭排污口，防止突发性环 境污染事故的发生。电信运营商已开始推 广基于物联网的污染治理实时监测解决方 案。
计算机控制系统的发展
❖ 最早在50年代中后期，计算机就已经被应 用到控制系统中。
❖ 60年代初，出现了由计算机完全替代模拟 控制的控制系统，被称为直接数字控制 （DirectDigitalControl,DDC）。
❖ 70年代中期，随着微处理器的出现，计算 机控制系统进入一个新的快速发展的时期， 1975年世界上第一套以微处理为基础的分 散式计算机控制系统问世，它以多台微处 理器共同分散控制，并通过数据通信网络 实现集中管理，被称为集散控制系统 （DistributedControlSystem,DCS）。
泛在感知网络技术 建立服务于智能制造的泛 在网络技术体系，为制造中的设计、设备、 过程、管理和商务提供无处不在的网络服 务。目前，面向未来智能制造的泛在网络 技术发展还处于初始阶段。
❖ 泛在制造信息处理技术 建立以泛在信息处 理为基础的新型制造模式，提升制造行业 的整体实力和水平。目前，泛在信息制造 及泛在信息处理尚处于概念和实验阶段， 各国政府均将此列入国家发展计划，大力 推动实施。