在幫助生產(chǎn)制造商實現(xiàn)工業(yè)4.0的目標方面，智能傳感器發(fā)揮著關鍵作用。

在工業(yè)4.0時代之前，為系統(tǒng)增加新的傳感器需要將其直接連接到控制器，通常只能為工程師提供基本的模擬和二進制信號。

“可全球使用的通信標準IO-Link解決了這些限制，”ifm集團首席技術官Benno Kathan表示，“IO-Link技術可使傳感器以數(shù)字方式額外提供有價值的狀態(tài)數(shù)據(jù)，無干擾且成本更低。”

以用于測量過程的壓力、流量或液位傳感器為例。現(xiàn)在，除了基本的測量，這些傳感器還可以使用傳感器的自診斷功能提供溫度、設備數(shù)據(jù)和事件。更好地了解設備和過程，在幫助提高系統(tǒng)性能和可用性方面發(fā)揮著重要作用。

經(jīng)適當配置的IO-Link傳感器，可以提供最佳的過程信息。例如，在傳感器中記錄的事件觸發(fā)原始數(shù)據(jù)（BLOB），通過IO-Link轉(zhuǎn)發(fā)以進行深入分析，然后利用這些數(shù)據(jù)就可以進行振動診斷。易于改造的無線解決方案（也可以在網(wǎng)狀網(wǎng)絡中自主工作）對于優(yōu)化現(xiàn)有系統(tǒng)也很重要。

“為了讓這些優(yōu)勢對用戶來說是可控的和實用的，將智能傳感器視為智能整體系統(tǒng)的一部分，比以往任何時候都更重要。”Kathan說。不同的行業(yè)需求，要求在橫向和縱向集成方面具有高度的靈活性。現(xiàn)代IO-Link傳感器和IO-Link主機的Y路徑有助于實現(xiàn)這一點。像通常一樣，一條信號路徑通向控制器，設置后通常不會更改。Y的第二條路徑可靈活用于所有工業(yè)4.0組件，并可集成到現(xiàn)代軟件應用中。通過預測性維護、能源監(jiān)測、性能指標、云連接等，可以毫不費力地提高效率，并與傳統(tǒng)控制無縫銜接。

現(xiàn)在的傳感解決方案提供商，需要能提供完整的硬件、軟件和服務組合，以便以簡單且面向應用的方式，將智能傳感器數(shù)據(jù)從設備傳輸?shù)侥繕讼到y(tǒng)。例如，ifm提供了一個工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）平臺，它涵蓋了從傳感器參數(shù)設置、設備管理到數(shù)據(jù)分析和處理的所有領域，這樣就更易于管理現(xiàn)代基礎設施的復雜性。Kathan說：“由于沒有數(shù)據(jù)流的代碼配置向?qū)Ш蛨D形建模工具，因此不需要深入的用戶知識。”

01

智能傳感器-機器數(shù)據(jù)的窗口

在解釋是什么使得傳感器成為“智能傳感器”時，SICK英國高級產(chǎn)品經(jīng)理Seb Strutt表示，硬件和軟件方面的技術進步，使先進的智能能夠嵌入傳感器。智能傳感器的應用已經(jīng)很成熟，其內(nèi)置的處理能力正在使更復雜的生產(chǎn)任務能夠在現(xiàn)場執(zhí)行，同時減輕設備控制器處理原始數(shù)據(jù)的負擔。智能傳感器也為設備核心的數(shù)據(jù)打開了一扇窗。

在數(shù)字化轉(zhuǎn)型時代，傳感器已成為智能工具，可以幫助管理工程和業(yè)務過程。Strutt說：“每個傳感器都會產(chǎn)生數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)就是原始材料，工程師的任務就是解釋這些數(shù)據(jù)并使用它來增加業(yè)務價值。客戶不再只是簡單地要求我們幫助解決經(jīng)典的自動化問題。他們還想知道如何充分利用所有這些數(shù)據(jù)，以及如何充分利用這些數(shù)據(jù)，使產(chǎn)品、設備或過程更可用、更具響應性，并最終實現(xiàn)更高的利潤。”工業(yè)4.0的愿景是使機器上所有的設備信息隨時透明可用，以監(jiān)控所有資產(chǎn)的數(shù)字表示，并使用實時虛擬環(huán)境操作和控制所有數(shù)據(jù)。

在很多情況下，對這些數(shù)據(jù)的干預都不需要對生產(chǎn)基礎設施進行任何改變，也不會干擾現(xiàn)有的設備和控制。Strutt說：“只需安裝傳感器，IIoT網(wǎng)關就可以將數(shù)字化數(shù)據(jù)傳輸?shù)交谠频能浖脚_或更高級別的管理系統(tǒng)，在那里，任何設備都可以輕松實現(xiàn)實時可視化。實時監(jiān)控關鍵參數(shù)，并可以做出預測。當然，傳感器生成的數(shù)據(jù)會因應用而異。這樣做的商業(yè)價值，可能是更好地預測客戶需求或供應鏈需求，為更高效的生產(chǎn)過程提供信息，或最終使運營更靈活和適應性更強。”

Strutt舉例說明了智能傳感器技術的好處，一位客戶希望了解壓縮空氣是否泄漏、在何處泄露以及泄漏的程度，壓縮空氣的泄露會導致整個生產(chǎn)設施的能源成本浪費。如果沒有頻繁、昂貴的外部評估，如何識別和防止能源損失？

SICK在客戶工廠周圍的關鍵點部署了智能流量計，并配備了數(shù)據(jù)采集器網(wǎng)關，以收集和預處理所需數(shù)據(jù)。使用專門開發(fā)的監(jiān)控應用程序?qū)?shù)據(jù)進行可視化，該應用使用易于使用和解釋的圖形，顯示一系列關鍵參數(shù)和趨勢。該系統(tǒng)提供壓縮空氣的連續(xù)實時能量監(jiān)測，并能夠設置預設提示、報警和維護建議。因此，可以實時調(diào)整多臺壓縮機的峰值負載，以最大限度地減少能源需求，并且可以提高過程和設備的啟動和停機管理效率。

02

更多的連接和交互

根據(jù)霍尼韋爾互聯(lián)工業(yè)首席產(chǎn)品官Anand Vishnubhotla的說法，智能設備是工業(yè)4.0背后最重要的驅(qū)動因素之一，如果設備能夠與其它智能設備和用戶進行連接或交互，它們通常會變得更智能。他說：“兩個因素使它們變得智能——嵌入智能傳感器以收集和共享輸入，以及連接到其它設備或網(wǎng)絡的能力。”

智能傳感器通常能夠測量壓力、趨近、熱、光、容量、平衡或速度等屬性。這些傳感器可能包括用于分析壓力的變送器、用于記錄光線的熱讀取器、用于測量熱量的溫度計，以及用于分析趨近度、平衡度和速度的加速計、陀螺儀和磁力計。它們通常可以通過藍牙、NFC、Wi-Fi、LiFi或5G等無線協(xié)議，將信號傳輸?shù)骄哂兄悄苓B接的其它設備。還可以與云計算系統(tǒng)集成，實現(xiàn)更快速和更強大的處理。

對于工業(yè)部門來說，智能傳感器和設備是IIoT的關鍵要素。通常情況下，工業(yè)場所涉及制造或加工設施，它們會將智能傳感器作為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的一部分。Vishnubhota表示：“它們不僅能夠從工業(yè)過程中收集信息，還能夠處理這些數(shù)據(jù)，并使用設備學習算法做出決策。智能傳感器可以監(jiān)控過程，甚至通過對過程進行調(diào)整來實現(xiàn)過程控制的自動化，以確保最佳輸出、質(zhì)量和安全目標。例如，它們可以監(jiān)控壓力以確保管道不會泄漏，或者調(diào)節(jié)溫度以確保設備不會過熱。”

03

充分利用智能設備

智能設備概念并不新鮮，尤其是近年來在制造業(yè)中激增的智能設備。如今，IIoT正在改變公司創(chuàng)建、制造和支持產(chǎn)品的方式。FDT集團董事總經(jīng)理Steve Biegacki表示：“運營人員需要從設備和生產(chǎn)過程中獲得更多信息，以做出更好的實時決策，確保設備在可接受的參數(shù)范圍內(nèi)工作，預測其潛在停機時間并提高效率。”

Biegacki解釋說，工業(yè)智能設備是智能設備的基本組件，是采集運營數(shù)據(jù)的基礎。工廠車間可以由來自不同供應商的數(shù)千臺智能設備組成。FDT是一種通用集成標準，可以將所有工業(yè)網(wǎng)絡無縫集成到一個項目視圖中，從而允許設備進行連接和通信。FDT是一種廣泛的嵌入式系統(tǒng)和設備軟件解決方案，提供單一用戶界面，支持現(xiàn)場/撬裝到云的集成、配置和監(jiān)控。

基于FDT 3.0標準的FDT統(tǒng)一平臺（UE），支持以數(shù)據(jù)為中心的分布式環(huán)境，具有通用設備集成的統(tǒng)一接口。通過FDT 3.0設備類型管理器（DTM）提供的智能設備豐富而可靠的數(shù)據(jù)，可幫助用戶受益于數(shù)字化轉(zhuǎn)型帶來的好處，包括更有效和高效的預測性維護和帶有NE 107狀態(tài)符號的智能監(jiān)控，以及基于設備和過程分析的增強決策能力。

根據(jù)Biegacki的說法，統(tǒng)一的工業(yè)自動化技術標準，為過程離散和混合應用中的設計、運行和維護開啟了通用設備集成的大門。FDT實現(xiàn)了運營技術（OT）和信息技術（IT）的強力融合，消除了效率低下以及互操作的障礙。智能設備改善了隨時隨地管理運行的能力。與這些智能設備一樣，F(xiàn)DT的移動性創(chuàng)建了更安全的智能設備，改善了工廠工人的工作流程，并提高了維護效率。

審核編輯 ：李倩