2013年自动化与控制技术发展趋势
- 2013/1/18 10:41:20 20478
- 来源：Automation.com
摘要： 这篇文章是我2012年的趋势文章的更新，并表达我的想法，主要为2013年及以后的自动化和控制的趋势。这些意见是基于一个广泛的用户，供应商和行业顾问，并出席了众多行业论坛，会议和贸易展览每年投入。在自动化和控制领域拥有多年的实践经验的设计师也体现在这些意见。我邀请读者与我联系，批评和分享想法的基础上另一个角度来看。
这篇文章是我2012年的趋势文章的更新，并表达我的想法，主要为2013年及以后的自动化和控制的趋势。这些意见是基于一个广泛的用户，供应商和行业顾问，并出席了众多行业论坛，会议和贸易展览每年投入。在自动化和控制领域拥有多年的实践经验的设计师也体现在这些意见。我邀请读者与我联系，批评和分享想法的基础上另一个角度来看。
企业自动化系统
任何合理的规模是不可能的工业厂房安装有一个单一的控制系统体系结构的趋势是有一个软件平台，统一运营和信息流，以改善决策，提高灵活性，降低风险，提高生产效率。这是将要完成更多的时候选择了一个统一的软件架构由一个供应商提供的。这些平台是基于一个开放的软件架构，该架构包含一个高性能的实时数据库，支持各种行业标准，包括OPC，OPCUA，B2MML，多个本机的协议驱动程序，ERP接口，和数据库接口。成功的关键是集成第三方的应用软件使用开放标准的软件平台，可以很容易地配置为应用程序，而无需定制软件。企业自动化软件才刚刚开始，出现了大量的炒作与许多供应商声称有一个集成的产品。现实的情况是，大多数的供应商仍然松散耦合的软件应用程序，不使一个有凝聚力的企业管理制度。用户需要认真评估产品，选择一个合法的综合性企业软件解决方案。
折叠架构
新技术可能需要创建流线型的2-3层自动化系统，以提高性能和降低软件维护成本。五个层系统模型已集中于自动化行业已多年通常表示在5级普渡模型，这是一个显着的简化。
5级-商业系统
等级4-电厂厂级的企业资源计划（ERP，MRP，MES）
等级3-经营单位的级别
第2级-机器/过程自动化水平
等级1-控制器级别
0级-传感器/执行器
现有的自动化系统普遍反映这种体系结构，在通用计算机上运行的软件在级别2，3，4，和5。级别2，3和4的设备一般包括一个数据库和通信接口，除了相关的HMI和其他接口缓冲和每一级之间的信息同步。从历史上看，计算成本和网络带宽的限制，决定了此配置。然而，这种多层次，多计算模型是复杂的，并创造了大量的成本，持续配置的控制和生命周期投资。在新模式中，的控制器信息传达给各级直接从0级和1到4级和5使用适当的协议，特别是WEB服务。
自动化计算引擎（ACE）
更强大的控制器，自动化的计算引擎（ACE），第2级，第3和4个功能嵌入未来的市场上，这将继续加快，使崩溃的自动化架构。这个品种有双核和四核CPU，是自动化控制和计算引擎，使他们在工厂车间，包括嵌入式历史学家，分析，报警管理，设备诊断，先进控制优化扩展的企业系统的功能，并规则引擎。这些强大的设备，完善的信息源在车间进行有意义的数据。掺入更高层次的功能直接传送到这些新的控制器消除了等级2，3及4台计算机的需要，从而提高了系统的性能，消除瓶颈，消除重复的数据库，简化的配置控制，并降低软件维护成本。
OPCUA
OPCUA带来了开放式计算的行业标准，使工程师能够实现数字化工厂的概念，并提高生产效率。OPCUA技术提供了一种，安全的基础设施，为从传感器到企业计算的所有自动化系统，SCADA制造，通讯和过程控制。通过利用公认的计算标准，OPCUA将自动化系统的通用计算行业一个公平的竞争环境。OPCUA采用了业界标准的Web服务，这是的方法为系统所有网络设备的通信和交互。万维网联盟（W3C）定义了一个Web服务设计的软件系统，支持通过网络互操作的机器对机器的交互。“这正是自动化系统的任务。OPCUA的面料被并入控制器，例如，PLCopen的OPCUA功能块是IEC61131-3标准，封装映射的IEC61131-3软件模型的OPCUA信息模型的扩展。基于OPCUA服务器提供了一种标准的方式控制器包括控制器，人机界面，MES，LIMS，ERP和其他系统的OPCUA客户端公开数据。
面板免费安装
我们的目标是消除控制柜，并简化布线。自动化产品设计理念，以消除需要设备安装在机柜中开始，IP67和IP20I/O设备支持的工业网络协议。一个完整的IEC61131-3控制器嵌入到IP67和IP20I/O模块，零件的数量减少和消除柜是另一个例子。新趋势更进一步控制器，驱动器，伺服电机，阀门，设备和HMI设备不需要安装在面板上，从而降低了成本，简化了安装和降低维护劳动。
大数据-资讯杠杆
在自动化系统中的数据的量已经爆炸与监测实时数据更广一些。工具来分析这些大的大数据集的出现，将用于提高生产力和创新。这一趋势的加速器是更强大的低成本电脑，无线传感器，软件和分析软件。成本较低的计算能力已经能够使用先进的分析软件的操作和提高生产力。这打开了一扇大门，为企业找到更多的方法来分析，以提率。预测性维护是一个很好的例子，用来预测在问题发生之前，从而避免生产中断的分析。除了降低停机时间，这也大限度地利用熟练的维修人员，谁是供不应求。越来越多的用户和供应商已超越软件的仪表板使用的功率计算，以创建先进的控制和自动化。此外，先进的分析可以大大提高决策改进和完善的制造工艺。
改造和升级
改造和升级的机会是巨大的，将持续数年。ARC咨询集团估计，$65十亿价值的过程自动化系统已接近其使用寿命结束。至少为22亿美元，这些系统安装在北美地区，其中大部分是20岁以上。在美国和欧洲制造商更容易保持现有的系统和增加新的特性和功能，以节省资金。几乎所有的自动化供应商有一个布线系统则提供了一个软件转换程序，将客户从旧系统到新的，保留现有的传感器接线。在离开系统和锚杆支护新的功能，许多用户看到更多的价值。在这些旧系统的顶端附加软件是用来增加资产的管理，先进控制等功能。网关已成为非常受欢迎的底端到现有的系统增加新的控制器，传感器和无线传感器。生活的I/O硬件，控制器和传感器的旧系统被证明是远远超过寿命为10年，初的设想。在许多情况下，投资于新的，更的机器更换旧的生产设备自动化系统更换更的投资比。
远程监控
远程监控继续增长，改进和精致的硬件和软件工具。远程监控功能，使萎缩的自动化和控制专家，以帮助解决工厂的问题，没有旅行的需要，将继续变得更加强大。这些工具可以让专家为他们服务在工厂的现场规则为基础的系统，他们的知识制度化。那里是一个严重缺乏的知识，经验和技能的人，这种能力将在有经验的人，有一个萎缩的发达国家和发展中国家的增长。手机技术的不断提高，正在被越来越经常实施远程监控，因为它是现成的，易于部署。将手机和短信技术的控制器将增长到支持这一趋势。这方面的发展将继续利用技术，包括互联网，云计算，基础软件的规则，IP视频和音频通信。
信息安全
将开发更先进的方法，软件和硬件，以保护自动化，控制和SCADA系统的网络安全攻击。网络安全已经讨论了相当长的一段时间，但它似乎是一个问题，不来的前沿，直到有重大的灾害，如沙特阿美Stuxnet蠕虫的攻击消灭了30,000个计算机系统在2012年8月。很可能会有更成功的攻击，将激励为提高工业自动化系统网络安全的未来。“大游戏”在我看来还没有开始，对手是刚刚开始学习，戳和收集数据。回首经典军事斗争的历史获奖者在他们的对手之前发动重大攻击的防御，通常能获得良好的侦察和探测。进一步承载着战争的比喻，是典型的运动，许多战斗。强化工业以太网网络可能需要迁移到IPV6，包含了更强的安全性模型，Internet协议安全（IPsec），每个IP数据包的通信会话，并在每个网络连接的硬件加密方法进行加密。
一体机设计
的愿景有一个完整的系统的方法来设计产品，机器和生产线作为一个整体的过程中开始出现，并会加快。优化，调试，增加产量，提高质量，降低成本的制造过程是建立一条生产线或单台机器前，软件设计和建模工具。机及相关自动化于一体的综合软件设计环境，设计，建模与仿真，具有巨大的能力。在这个过程中，工程师可以优化能源消耗低完全机器自动化生成的控制器代码。开放标准使连接建模软件自动生成机器人，机床，PLC和其它工业控制器的控制器代码。符合PLCopenXML交换标准，例如正在使用的模拟和建模软件厂商自动生成控制器程序。这些技术的采用，使企业的竞争的优势，降低成本和风险。为了充分利用这种方法，传统的筒仓公司必须协同工作。
机器人
在更广泛的行业正在加速机器人的使用成本更低，更灵活的机器人。“智能”机器人可以创建集成的机器人视觉系统将识别软件。此外，机器人变得更简单的计划，包括为用户教机器人执行任务的能力。早在去年，机器人联合会的报告，2011年机器人销售增长了38％，为一年录得有史以来的高水平。重要的国家是中国，美国和德国的增长39％和51％之间的增长率。两个大的市场仍然是日本，其次是韩国。汽车，食品和饮料，金属，机械等行业增长高于平均水平的机器人订单。机器人允许制造商提高了生产效率，可靠性和质量目标的实现。在安全性，灵活性，准确性和易用性的改进，以较低的成本，加速通过。
目前发展
定义的趋势变化和发展，所以Automation.com不断覆盖的行业，为读者提供信息和见解，他们可以成为。认识到这是一个根据我的经验和角度的观点和意见，我恳请读者批评和分享想法，根据他们的观点与我联系。
企业自动化系统
任何合理的规模是不可能的工业厂房安装有一个单一的控制系统体系结构的趋势是有一个软件平台，统一运营和信息流，以改善决策，提高灵活性，降低风险，提高生产效率。这是将要完成更多的时候选择了一个统一的软件架构由一个供应商提供的。这些平台是基于一个开放的软件架构，该架构包含一个高性能的实时数据库，支持各种行业标准，包括OPC，OPCUA，B2MML，多个本机的协议驱动程序，ERP接口，和数据库接口。成功的关键是集成第三方的应用软件使用开放标准的软件平台，可以很容易地配置为应用程序，而无需定制软件。企业自动化软件才刚刚开始，出现了大量的炒作与许多供应商声称有一个集成的产品。现实的情况是，大多数的供应商仍然松散耦合的软件应用程序，不使一个有凝聚力的企业管理制度。用户需要认真评估产品，选择一个合法的综合性企业软件解决方案。
折叠架构
新技术可能需要创建流线型的2-3层自动化系统，以提高性能和降低软件维护成本。五个层系统模型已集中于自动化行业已多年通常表示在5级普渡模型，这是一个显着的简化。
5级-商业系统
等级4-电厂厂级的企业资源计划（ERP，MRP，MES）
等级3-经营单位的级别
第2级-机器/过程自动化水平
等级1-控制器级别
0级-传感器/执行器
现有的自动化系统普遍反映这种体系结构，在通用计算机上运行的软件在级别2，3，4，和5。级别2，3和4的设备一般包括一个数据库和通信接口，除了相关的HMI和其他接口缓冲和每一级之间的信息同步。从历史上看，计算成本和网络带宽的限制，决定了此配置。然而，这种多层次，多计算模型是复杂的，并创造了大量的成本，持续配置的控制和生命周期投资。在新模式中，的控制器信息传达给各级直接从0级和1到4级和5使用适当的协议，特别是WEB服务。
自动化计算引擎（ACE）
更强大的控制器，自动化的计算引擎（ACE），第2级，第3和4个功能嵌入未来的市场上，这将继续加快，使崩溃的自动化架构。这个品种有双核和四核CPU，是自动化控制和计算引擎，使他们在工厂车间，包括嵌入式历史学家，分析，报警管理，设备诊断，先进控制优化扩展的企业系统的功能，并规则引擎。这些强大的设备，完善的信息源在车间进行有意义的数据。掺入更高层次的功能直接传送到这些新的控制器消除了等级2，3及4台计算机的需要，从而提高了系统的性能，消除瓶颈，消除重复的数据库，简化的配置控制，并降低软件维护成本。
OPCUA
OPCUA带来了开放式计算的行业标准，使工程师能够实现数字化工厂的概念，并提高生产效率。OPCUA技术提供了一种，安全的基础设施，为从传感器到企业计算的所有自动化系统，SCADA制造，通讯和过程控制。通过利用公认的计算标准，OPCUA将自动化系统的通用计算行业一个公平的竞争环境。OPCUA采用了业界标准的Web服务，这是的方法为系统所有网络设备的通信和交互。万维网联盟（W3C）定义了一个Web服务设计的软件系统，支持通过网络互操作的机器对机器的交互。“这正是自动化系统的任务。OPCUA的面料被并入控制器，例如，PLCopen的OPCUA功能块是IEC61131-3标准，封装映射的IEC61131-3软件模型的OPCUA信息模型的扩展。基于OPCUA服务器提供了一种标准的方式控制器包括控制器，人机界面，MES，LIMS，ERP和其他系统的OPCUA客户端公开数据。
面板免费安装
我们的目标是消除控制柜，并简化布线。自动化产品设计理念，以消除需要设备安装在机柜中开始，IP67和IP20I/O设备支持的工业网络协议。一个完整的IEC61131-3控制器嵌入到IP67和IP20I/O模块，零件的数量减少和消除柜是另一个例子。新趋势更进一步控制器，驱动器，伺服电机，阀门，设备和HMI设备不需要安装在面板上，从而降低了成本，简化了安装和降低维护劳动。
大数据-资讯杠杆
在自动化系统中的数据的量已经爆炸与监测实时数据更广一些。工具来分析这些大的大数据集的出现，将用于提高生产力和创新。这一趋势的加速器是更强大的低成本电脑，无线传感器，软件和分析软件。成本较低的计算能力已经能够使用先进的分析软件的操作和提高生产力。这打开了一扇大门，为企业找到更多的方法来分析，以提率。预测性维护是一个很好的例子，用来预测在问题发生之前，从而避免生产中断的分析。除了降低停机时间，这也大限度地利用熟练的维修人员，谁是供不应求。越来越多的用户和供应商已超越软件的仪表板使用的功率计算，以创建先进的控制和自动化。此外，先进的分析可以大大提高决策改进和完善的制造工艺。
改造和升级
改造和升级的机会是巨大的，将持续数年。ARC咨询集团估计，$65十亿价值的过程自动化系统已接近其使用寿命结束。至少为22亿美元，这些系统安装在北美地区，其中大部分是20岁以上。在美国和欧洲制造商更容易保持现有的系统和增加新的特性和功能，以节省资金。几乎所有的自动化供应商有一个布线系统则提供了一个软件转换程序，将客户从旧系统到新的，保留现有的传感器接线。在离开系统和锚杆支护新的功能，许多用户看到更多的价值。在这些旧系统的顶端附加软件是用来增加资产的管理，先进控制等功能。网关已成为非常受欢迎的底端到现有的系统增加新的控制器，传感器和无线传感器。生活的I/O硬件，控制器和传感器的旧系统被证明是远远超过寿命为10年，初的设想。在许多情况下，投资于新的，更的机器更换旧的生产设备自动化系统更换更的投资比。
远程监控
远程监控继续增长，改进和精致的硬件和软件工具。远程监控功能，使萎缩的自动化和控制专家，以帮助解决工厂的问题，没有旅行的需要，将继续变得更加强大。这些工具可以让专家为他们服务在工厂的现场规则为基础的系统，他们的知识制度化。那里是一个严重缺乏的知识，经验和技能的人，这种能力将在有经验的人，有一个萎缩的发达国家和发展中国家的增长。手机技术的不断提高，正在被越来越经常实施远程监控，因为它是现成的，易于部署。将手机和短信技术的控制器将增长到支持这一趋势。这方面的发展将继续利用技术，包括互联网，云计算，基础软件的规则，IP视频和音频通信。
信息安全
将开发更先进的方法，软件和硬件，以保护自动化，控制和SCADA系统的网络安全攻击。网络安全已经讨论了相当长的一段时间，但它似乎是一个问题，不来的前沿，直到有重大的灾害，如沙特阿美Stuxnet蠕虫的攻击消灭了30,000个计算机系统在2012年8月。很可能会有更成功的攻击，将激励为提高工业自动化系统网络安全的未来。“大游戏”在我看来还没有开始，对手是刚刚开始学习，戳和收集数据。回首经典军事斗争的历史获奖者在他们的对手之前发动重大攻击的防御，通常能获得良好的侦察和探测。进一步承载着战争的比喻，是典型的运动，许多战斗。强化工业以太网网络可能需要迁移到IPV6，包含了更强的安全性模型，Internet协议安全（IPsec），每个IP数据包的通信会话，并在每个网络连接的硬件加密方法进行加密。
一体机设计
的愿景有一个完整的系统的方法来设计产品，机器和生产线作为一个整体的过程中开始出现，并会加快。优化，调试，增加产量，提高质量，降低成本的制造过程是建立一条生产线或单台机器前，软件设计和建模工具。机及相关自动化于一体的综合软件设计环境，设计，建模与仿真，具有巨大的能力。在这个过程中，工程师可以优化能源消耗低完全机器自动化生成的控制器代码。开放标准使连接建模软件自动生成机器人，机床，PLC和其它工业控制器的控制器代码。符合PLCopenXML交换标准，例如正在使用的模拟和建模软件厂商自动生成控制器程序。这些技术的采用，使企业的竞争的优势，降低成本和风险。为了充分利用这种方法，传统的筒仓公司必须协同工作。
机器人
在更广泛的行业正在加速机器人的使用成本更低，更灵活的机器人。“智能”机器人可以创建集成的机器人视觉系统将识别软件。此外，机器人变得更简单的计划，包括为用户教机器人执行任务的能力。早在去年，机器人联合会的报告，2011年机器人销售增长了38％，为一年录得有史以来的高水平。重要的国家是中国，美国和德国的增长39％和51％之间的增长率。两个大的市场仍然是日本，其次是韩国。汽车，食品和饮料，金属，机械等行业增长高于平均水平的机器人订单。机器人允许制造商提高了生产效率，可靠性和质量目标的实现。在安全性，灵活性，准确性和易用性的改进，以较低的成本，加速通过。
目前发展
定义的趋势变化和发展，所以Automation.com不断覆盖的行业，为读者提供信息和见解，他们可以成为。认识到这是一个根据我的经验和角度的观点和意见，我恳请读者批评和分享想法，根据他们的观点与我联系。
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