［摘 要］工業(yè)自動(dòng)化控制作為現(xiàn)代制造業(yè)的核心驅(qū)動(dòng)力，旨在通過先進(jìn)的設(shè)備、系統(tǒng)和方法實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的智能化、精確化與高效化。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以其獨(dú)特的信息感知、數(shù)據(jù)傳輸與智能處理能力，逐漸滲透并深度賦能于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，為實(shí)現(xiàn)更高層次的智能制造提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。文章從工業(yè)自動(dòng)化控制中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用意義入手，對(duì)具體的應(yīng)用思路進(jìn)行了探討，旨在為提升工業(yè)自動(dòng)化水平提供依據(jù)。

［關(guān)鍵詞］工業(yè)；自動(dòng)化控制；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；應(yīng)用；思路

［中圖分類號(hào)］TP273 ［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A ［文章編號(hào)］2095–6487（2024）05–0103–03

1 工業(yè)自動(dòng)化控制中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的意義

1.1 實(shí)現(xiàn)設(shè)備智能化與互聯(lián)互通

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化控制中，通過嵌入式傳感器、RFID 標(biāo)簽、無線通信模塊等硬件，將傳統(tǒng)設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄茉O(shè)備，實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的互聯(lián)互通。在眾多設(shè)備功能的支持下，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測自身狀態(tài)、工作參數(shù)及環(huán)境條件，將數(shù)據(jù)傳輸至中央管理系統(tǒng)或云端平臺(tái)，形成設(shè)備的全面信息化。這種連接打破了信息孤島，使得企業(yè)能夠?qū)φ麄€(gè)生產(chǎn)流程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與遠(yuǎn)程管理，顯著提升設(shè)備利用率與維護(hù)效率，優(yōu)化資源配置，降低運(yùn)營成本。

1.2 提升生產(chǎn)過程透明度與可控性

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)ιa(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)深度感知與精確控制。通過實(shí)時(shí)采集并分析設(shè)備數(shù)據(jù)、物料信息、工藝參數(shù)等，管理者能夠全面了解生產(chǎn)進(jìn)度、質(zhì)量狀況及能源消耗等關(guān)鍵指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的透明化。通過分析一系列數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可自動(dòng)預(yù)警潛在故障、工藝偏差或資源浪費(fèi)，觸發(fā)預(yù)防性維護(hù)或工藝調(diào)整，確保生產(chǎn)連續(xù)穩(wěn)定，提高產(chǎn)品質(zhì)量與一致性。此外，通過實(shí)時(shí)反饋與閉環(huán)控制，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持動(dòng)態(tài)調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化、敏捷化生產(chǎn)，增強(qiáng)企業(yè)對(duì)市場需求變化的快速響應(yīng)能力[1]。

1.3 促進(jìn)安全生產(chǎn)與環(huán)保合規(guī)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)強(qiáng)化了工業(yè)生產(chǎn)中的安全監(jiān)控與環(huán)境保護(hù)。具體來講，通過布署在生產(chǎn)線、工作區(qū)域及環(huán)境監(jiān)測點(diǎn)的傳感器網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測溫度、濕度、氣體濃度、噪聲、振動(dòng)等安全指標(biāo)，以及污染物排放、能源消耗等環(huán)保數(shù)據(jù)。當(dāng)檢測到異常情況，包括超限值、火災(zāi)隱患、人員違規(guī)操作等，系統(tǒng)立即觸發(fā)警報(bào)，并自動(dòng)執(zhí)行應(yīng)急措施或通知相關(guān)人員干預(yù)，有效防止事故的發(fā)生，保障員工生命安全與健康。同時(shí)，通過精準(zhǔn)監(jiān)測與智能調(diào)度，企業(yè)能夠優(yōu)化能源利用，減少廢棄物排放，達(dá)到環(huán)保法規(guī)要求，實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)生產(chǎn)。

1.4 賦能數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)決策與服務(wù)創(chuàng)新

設(shè)備在運(yùn)行過程中，會(huì)逐漸生成海量的工業(yè)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)經(jīng)過云計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析及人工智能算法處理，可轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的信息。以此為依據(jù)，企業(yè)可以進(jìn)行設(shè)備性能預(yù)測、故障根源分析、能耗優(yōu)化、庫存優(yōu)化、市場需求預(yù)測等高級(jí)分析，進(jìn)而進(jìn)行決策制訂。同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)支持遠(yuǎn)程診斷、預(yù)測性維護(hù)、按需服務(wù)等新型商業(yè)模式創(chuàng)新，例如，通過遠(yuǎn)程監(jiān)控提供預(yù)防性維護(hù)服務(wù)，降低客戶停機(jī)時(shí)間與維修成本；基于設(shè)備使用數(shù)據(jù)提供定制化升級(jí)建議或耗材更換服務(wù)，提升客戶滿意度與忠誠度。以上措施不僅提升了企業(yè)的核心競爭力，也促進(jìn)了產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同與價(jià)值共創(chuàng)。

2 工業(yè)自動(dòng)化控制中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用思路

2.1 全面設(shè)備互聯(lián)與狀態(tài)監(jiān)測

2.1.1 嵌入式傳感器與RFID標(biāo)簽：構(gòu)建智能感知網(wǎng)絡(luò)

（1）關(guān)鍵設(shè)備監(jiān)測。在大型生產(chǎn)設(shè)備，如數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人手臂、注塑機(jī)等關(guān)鍵部位，布署溫度、壓力、振動(dòng)、電流等傳感器。這些傳感器可實(shí)時(shí)捕捉設(shè)備運(yùn)行時(shí)的各項(xiàng)物理參數(shù)。比如，振動(dòng)傳感器可監(jiān)測主軸的微小振動(dòng)變化，及時(shí)發(fā)現(xiàn)因軸承磨損、不平衡負(fù)載等因素導(dǎo)致的潛在故障；溫度傳感器則能確保電機(jī)、液壓系統(tǒng)等關(guān)鍵組件工作在安全溫度范圍內(nèi)，防止過熱引發(fā)設(shè)備損壞或火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。

（2）生產(chǎn)線節(jié)點(diǎn)監(jiān)控。在流水線上的各個(gè)工序節(jié)點(diǎn)，包括裝配站、檢測臺(tái)、包裝機(jī)等，配置相應(yīng)的傳感器以捕獲生產(chǎn)進(jìn)度、良品率、工位占用率等信息。例如，安裝在傳送帶上的光電傳感器可以精確統(tǒng)計(jì)通過的工件數(shù)量，實(shí)時(shí)反饋生產(chǎn)節(jié)拍是否符合預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)；而質(zhì)量檢測站上的力矩傳感器或視覺檢測系統(tǒng)則能實(shí)時(shí)驗(yàn)證產(chǎn)品組裝精度或表面缺陷，確保產(chǎn)品質(zhì)量符合規(guī)格要求。

（3）物料搬運(yùn)系統(tǒng)追蹤。在倉庫、貨架、AGV（自動(dòng)引導(dǎo)車）等物流環(huán)節(jié)，布署RFID 標(biāo)簽和讀寫器，實(shí)現(xiàn)物料的精準(zhǔn)定位、實(shí)時(shí)追蹤與庫存管理。RFID標(biāo)簽附著于原材料、半成品或成品上，當(dāng)標(biāo)簽經(jīng)過讀寫器時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)記錄物品的入庫、出庫、移動(dòng)軌跡等信息，顯著提升庫存準(zhǔn)確性，減少查找時(shí)間，優(yōu)化補(bǔ)貨策略。此外，RFID 還能用于防偽溯源，確保供應(yīng)鏈透明度。

2.1.2 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)：數(shù)據(jù)整合與智能決策支持

若要實(shí)現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)集中管理，就需構(gòu)建統(tǒng)一的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)（IoT Platform），將分散在各處的傳感器數(shù)據(jù)、RFID 讀取信息及其他系統(tǒng)數(shù)據(jù)（包括ERP、MES 等）匯聚一處，形成全面、實(shí)時(shí)的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)庫。平臺(tái)采用標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議，確保不同廠商、型號(hào)的設(shè)備數(shù)據(jù)能夠無縫對(duì)接，消除信息孤島。通過平臺(tái)，工程師可以輕松查詢?nèi)我庠O(shè)備的歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，為設(shè)備健康管理、生產(chǎn)調(diào)度提供數(shù)據(jù)支持。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)本身具備強(qiáng)大的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，通過儀表盤、看板等形式直觀展示設(shè)備狀態(tài)、生產(chǎn)進(jìn)度、環(huán)境參數(shù)等關(guān)鍵指標(biāo)。工程師無論身處控制室還是遠(yuǎn)程辦公，均可通過網(wǎng)頁、手機(jī)App 等方式實(shí)時(shí)查看工廠運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常并采取行動(dòng)[2]。

2.2 預(yù)測性維護(hù)與資產(chǎn)管理

2.2.1 數(shù)據(jù)分析與機(jī)器學(xué)習(xí)：預(yù)見設(shè)備故障，優(yōu)化維護(hù)策略

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)收集的海量設(shè)備數(shù)據(jù)，經(jīng)過大數(shù)據(jù)分析，可揭示設(shè)備在不同工況下的運(yùn)行模式。例如，通過分析風(fēng)機(jī)電機(jī)的電流、轉(zhuǎn)速、溫度等多維度數(shù)據(jù)，可以識(shí)別出正常運(yùn)轉(zhuǎn)、過載、空載等不同工作狀態(tài)，以及不同季節(jié)、負(fù)荷條件下的典型運(yùn)行模式。通過對(duì)這些模式的識(shí)別，有利于工程師理解設(shè)備性能邊界，為設(shè)備優(yōu)化、故障診斷提供依據(jù)。特別是在機(jī)器學(xué)習(xí)算法的支持下，包括支持向量機(jī)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、隨機(jī)森林等，對(duì)歷史故障數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，構(gòu)建預(yù)測模型。而模型能夠根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)，預(yù)測設(shè)備未來發(fā)生故障的概率，甚至估計(jì)故障發(fā)生的具體時(shí)間窗口。例如，通過對(duì)壓縮機(jī)振動(dòng)、潤滑油品質(zhì)、工作溫度等數(shù)據(jù)的深度學(xué)習(xí)，模型可提前幾周預(yù)測出壓縮機(jī)軸承即將失效，給出詳細(xì)的故障風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分和建議維護(hù)時(shí)間?；谠O(shè)備歷史數(shù)據(jù)、運(yùn)行工況、維修記錄等信息，利用退化模型（如PHM）或基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法，估算關(guān)鍵部件的剩余使用壽命。例如，對(duì)風(fēng)電齒輪箱的潤滑油金屬顆粒含量、振動(dòng)頻率譜等特征進(jìn)行分析，可以預(yù)測齒輪箱何時(shí)需要大修或更換，以便合理安排維護(hù)計(jì)劃，避免過度維護(hù)或過早報(bào)廢。

2.2.2 智能資產(chǎn)管理：全生命周期視角下的資源優(yōu)化

通過RFID 標(biāo)簽、二維碼、傳感器等手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備、備件、工具等資產(chǎn)的唯一標(biāo)識(shí)與實(shí)時(shí)追蹤。從采購、安裝、使用、維護(hù)到退役的全生命周期過程中，所有與資產(chǎn)相關(guān)的事件（包括驗(yàn)收、點(diǎn)檢、維修、調(diào)撥、報(bào)廢等）均被自動(dòng)記錄，形成完整的資產(chǎn)履歷。在精細(xì)化的管理方式支持下，能夠確保資產(chǎn)信息的準(zhǔn)確、完整，為資產(chǎn)管理決策提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。同時(shí)，基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，通過分析設(shè)備故障率、維修耗時(shí)、備件消耗規(guī)律等，精準(zhǔn)預(yù)測備件需求，動(dòng)態(tài)調(diào)整庫存水平，避免備件過?；蚨倘?。例如，通過對(duì)歷年空調(diào)壓縮機(jī)故障數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)合當(dāng)前設(shè)備狀態(tài)預(yù)測，空調(diào)維修團(tuán)隊(duì)可以精確預(yù)估下季度需要儲(chǔ)備的壓縮機(jī)數(shù)量，降低庫存成本，確保維修時(shí)備件供應(yīng)充足[3]。

2.3 生產(chǎn)流程優(yōu)化與資源調(diào)度

2.3.1 實(shí)時(shí)生產(chǎn)調(diào)度：動(dòng)態(tài)適應(yīng)市場需求與生產(chǎn)條件變化

（1）基于物聯(lián)網(wǎng)采集的訂單信息、庫存數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)、工單進(jìn)度等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，生產(chǎn)管理系統(tǒng)能夠快速響應(yīng)市場需求變化，實(shí)時(shí)調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃。例如，當(dāng)接到緊急追加訂單或預(yù)測到某一產(chǎn)品市場需求激增時(shí)，系統(tǒng)可以根據(jù)當(dāng)前設(shè)備產(chǎn)能、在制品數(shù)量、物料供應(yīng)情況等因素，動(dòng)態(tài)插入新的生產(chǎn)任務(wù)或調(diào)整已有生產(chǎn)序列，確保生產(chǎn)計(jì)劃與市場需求高度匹配，實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)。

（2）實(shí)時(shí)追蹤物料在倉庫、生產(chǎn)線、檢驗(yàn)區(qū)、成品庫等環(huán)節(jié)的位置、數(shù)量、狀態(tài)等信息，為物料調(diào)度提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)支持。當(dāng)物料短缺、延誤或過剩等情況出現(xiàn)時(shí)，系統(tǒng)能立即識(shí)別并自動(dòng)觸發(fā)補(bǔ)料請(qǐng)求、調(diào)整物流路徑、重新分配庫存等操作，確保物料在正確的時(shí)間、地點(diǎn)以合適的數(shù)量到達(dá)生產(chǎn)現(xiàn)場，減少等待時(shí)間，避免庫存積壓。

（3）結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)與生產(chǎn)計(jì)劃變更，人力資源管理系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整工人的工作任務(wù)、班組編排、技能匹配等，確保人力資源與生產(chǎn)需求相協(xié)調(diào)。例如，當(dāng)某一生產(chǎn)線因設(shè)備故障需要臨時(shí)增加維修人員，或者某一工序因訂單變化需要增加操作員時(shí)，系統(tǒng)能夠迅速識(shí)別需求并調(diào)配合適的人力資源，避免人力資源浪費(fèi)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。

2.3.2 能源管理與節(jié)能減排：綠色制造與成本控制

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過安裝在設(shè)備、設(shè)施上的智能電表、熱能表、水表等，實(shí)時(shí)監(jiān)測能源消耗情況，收集詳細(xì)能耗數(shù)據(jù)。系統(tǒng)可以對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行多維度分析，包括按設(shè)備類型、生產(chǎn)線、班次、產(chǎn)品等分類統(tǒng)計(jì)能耗，識(shí)別能耗異常與能耗熱點(diǎn)，為節(jié)能措施提供數(shù)據(jù)支持。以此為基礎(chǔ)，圍繞能耗數(shù)據(jù)與生產(chǎn)計(jì)劃信息，能源管理系統(tǒng)能夠動(dòng)態(tài)調(diào)整能源分配策略，確保能源高效利用。例如，在多條生產(chǎn)線共用同一能源供應(yīng)的情況下，系統(tǒng)可根據(jù)各生產(chǎn)線的實(shí)際負(fù)荷、生產(chǎn)優(yōu)先級(jí)等因素，智能調(diào)節(jié)能源分配比例，避免能源浪費(fèi)或供應(yīng)不足。此外，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠支持多種節(jié)能設(shè)備與策略的實(shí)施與監(jiān)控，例如，智能照明系統(tǒng)根據(jù)環(huán)境光照、人員活動(dòng)自動(dòng)調(diào)節(jié)亮度，變頻驅(qū)動(dòng)器根據(jù)設(shè)備負(fù)載實(shí)時(shí)調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，余熱回收系統(tǒng)將生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢熱轉(zhuǎn)化為有用能源，進(jìn)而助力企業(yè)達(dá)成環(huán)保目標(biāo)，降低能源成本。

2.4 安全與合規(guī)

2.4.1 網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)：構(gòu)筑工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的堅(jiān)固防線

針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的特殊性，采用工業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)安全解決方案對(duì)其進(jìn)行安全加固，結(jié)合實(shí)際需求，通常包括：設(shè)備固件定期更新以修復(fù)已知漏洞；實(shí)施嚴(yán)格的訪問控制，僅允許授權(quán)用戶與設(shè)備交互；啟用設(shè)備身份認(rèn)證，防止非法設(shè)備接入；采用加密技術(shù)保護(hù)設(shè)備間通信，防止數(shù)據(jù)在傳輸過程中被竊取或篡改。建立工業(yè)專網(wǎng)或采用虛擬私有網(wǎng)絡(luò)（VPN）技術(shù)，隔離工業(yè)控制系統(tǒng)（ICS）與企業(yè)IT 網(wǎng)絡(luò)，防止外部威脅滲透。在網(wǎng)絡(luò)邊界布署防火墻、入侵檢測系統(tǒng)（IDS）、入侵防御系統(tǒng)（IPS）等設(shè)備，對(duì)進(jìn)出網(wǎng)絡(luò)的流量進(jìn)行深度檢測與過濾，阻止惡意攻擊。對(duì)于遠(yuǎn)程訪問與維護(hù)，采用雙重身份驗(yàn)證（2FA）、安全遠(yuǎn)程訪問協(xié)議（如SSL/TLS）等手段，確保遠(yuǎn)程連接的安全性。

特別是對(duì)采集到的海量工業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類分級(jí)esufUCpftGsmr6XhlA6vaA==，按照敏感程度實(shí)施差異化的安全防護(hù)措施。數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)階段應(yīng)采用加密存儲(chǔ)、訪問控制列表（ACL）、數(shù)據(jù)完整性校驗(yàn)等技術(shù)，防止數(shù)據(jù)泄露或被篡改。在數(shù)據(jù)處理階段，通過安全的數(shù)據(jù)分析平臺(tái)、安全沙箱等手段，確保數(shù)據(jù)分析過程的安全性。定期進(jìn)行安全審計(jì)與漏洞掃描，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并修復(fù)潛在安全風(fēng)險(xiǎn)。

2.4.2 合規(guī)性監(jiān)控：實(shí)時(shí)監(jiān)測，確保生產(chǎn)過程符合法規(guī)要求

物聯(lián)網(wǎng)傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測生產(chǎn)現(xiàn)場的溫度、濕度、粉塵、有害氣體等環(huán)境參數(shù)，確保工作環(huán)境符合職業(yè)健康與安全法規(guī)要求。例如，化工廠通過監(jiān)測有毒有害氣體濃度，及時(shí)啟動(dòng)通風(fēng)設(shè)備或警報(bào)系統(tǒng)，保護(hù)工人安全；電子制造企業(yè)通過監(jiān)測潔凈室的溫濕度、塵埃粒子濃度，確保產(chǎn)品質(zhì)量符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，可以實(shí)時(shí)采集并監(jiān)控生產(chǎn)工藝中的關(guān)鍵參數(shù)，包括溫度、壓力、流量、速度等，確保生產(chǎn)過程遵循既定的操作規(guī)程與工藝規(guī)范。例如，制藥企業(yè)通過監(jiān)測反應(yīng)釜溫度與攪拌速度，確保藥品合成過程符合GMP（藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范）要求；鋼鐵企業(yè)通過監(jiān)測高爐爐溫與爐壓，防止?fàn)t況失常引發(fā)安全事故。

3 結(jié)束語

在工業(yè)自動(dòng)化控制中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用意義主要體現(xiàn)在設(shè)備智能化與互聯(lián)互通、生產(chǎn)過程透明度與可控性提升、安全生產(chǎn)與環(huán)保合規(guī)保障及數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)決策與服務(wù)創(chuàng)新賦能等方面，有力推動(dòng)了工業(yè)制造業(yè)向智能制造、綠色制造和服務(wù)型制造轉(zhuǎn)型升級(jí)。在應(yīng)用實(shí)踐過程中，需要著重于構(gòu)建全面感知、深度互聯(lián)、智能分析的生產(chǎn)環(huán)境，通過數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)優(yōu)化各個(gè)環(huán)節(jié)，提升整體運(yùn)營效率，實(shí)現(xiàn)智能制造與數(shù)字化轉(zhuǎn)型。同時(shí)，企業(yè)還需持續(xù)關(guān)注技術(shù)更新、數(shù)據(jù)安全、員工培訓(xùn)及法規(guī)適應(yīng)性，確保物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的穩(wěn)健推進(jìn)和長期效益。

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