1788年，詹姆斯·瓦特采用了離心式“飛球”調速器設計，這是一種用于控制發(fā)動機轉速的反饋閥，可顯著增強蒸汽機的自我調節(jié)能力。瓦特的創(chuàng)新確保了工作穩(wěn)定性和安全性，推動了蒸汽機普及使用。正是機器自我調節(jié)的能力最終背書了發(fā)動機技術，助力第一次工業(yè)革命的生產(chǎn)率大幅提高。如今，工業(yè)4.0和智能制造“網(wǎng)絡物理系統(tǒng)”接力這一發(fā)展勢頭，在工廠機器和系統(tǒng)中引入了新的自主校正反饋模式。
圖1：© Arne9001 | Dreamstime.com - 制造廠工人正在操控機器控制面板 嵌入式信息處理、干擾感知、測量和智能網(wǎng)絡連接技術的進步正在推動從基本的自我調節(jié)系統(tǒng)轉向日益靈活、適應性強、自我感知的機器。這類機器自主運用有關自身運行、狀態(tài)和環(huán)境的信息監(jiān)控和控制物理過程，并且通常是實時的，這樣就可以在本地和整個工廠范圍內對整個工廠進行全面優(yōu)化。物聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡物理系統(tǒng)和云技術正助力物理和虛擬世界融合，為制造系統(tǒng)的各個層面提供前所未有的相關信息訪問，持續(xù)改進制造安全、可靠性、生產(chǎn)率和效率。 智能工廠
圖2：© Dudau | Dreamstime.com - 自動化工廠照片 在更自主的智能機器加持下，工業(yè)4.0智能工廠將日益靈活，適應性越來越強。單個工廠和整個供應與物流鏈的效率將得到提高，并實現(xiàn)單個機器的大規(guī)模定制，從而促進成本、安全和環(huán)境影響得到顯著、即時改善。 標準化的有線和無線通信技術可將信息孤島匯集起來，幫助優(yōu)化生產(chǎn)和供應網(wǎng)絡，并為生產(chǎn)過程的控制、預測和優(yōu)化做出智能決策。 智能機器 工業(yè)4.0智能機器功能將繼續(xù)衍生出更大的自主性、靈活性和適應性。通過自行監(jiān)控和預測，智能機器可以檢測故障，甚至診斷問題。通過監(jiān)控機器本地運行狀況，有助于延長機器的使用壽命；在工廠層面上獲取機器運行狀況信息，有利于整個生產(chǎn)環(huán)境，使操作員能夠優(yōu)化維護計劃并提升無故障運行時間。 就現(xiàn)如今的情況而言，老化的機器會導致無法接受的停機時間或過多的預防性維護。這種情形之下，可以對機器進行改造，使其具有預測功能，包括振動傳感器（用于監(jiān)視機械軸承的運行狀況）和紅外傳感器（用于檢測旋轉設備的過熱）。通過分析來自這些傳感器的數(shù)據(jù)，可以優(yōu)化維護計劃，以增加正常運行時間并避免過多的預防性維護費用。 傳感器解決方案配置可用于改造市場和新機器市場的無線連接功能，例如Analog Devices ADIS16229。這款雙軸MEMS振動監(jiān)測傳感器可執(zhí)行振動分析功能，并包含ISM波段無線電。ADIS16229等產(chǎn)品勾畫出了無線傳感器的這樣一幅愿景：可以輕松安裝在機器的任何位置，執(zhí)行傳感、診斷和預測功能。 通信
圖3：© Hyside | Dreamstime.com - 工業(yè)網(wǎng)絡以太網(wǎng)交換機照片 可靠的工業(yè)以太網(wǎng)將進一步得到廣泛應用，為智能工廠提供真正大規(guī)模定制所需的標準化高帶寬數(shù)據(jù)通信基礎架構�；ヂ�(lián)網(wǎng)協(xié)議第6版 (IPv6) 將提供高效、安全和高度可配置的尋址，工廠操作員可無縫訪問機器上的特定傳感器節(jié)點，進行配置和解調。新興的IEEE時間敏感網(wǎng)絡標準實現(xiàn)了精確的確定性時序控制和測量周期，這對協(xié)調運動中的機器至關重要。隨著技術功能不斷完善，無線傳感、監(jiān)控和控制系統(tǒng)或將進一步擴大應用。可靠的有線連接性會繼續(xù)發(fā)揮重要作用，尤其是在電氣噪聲較大的環(huán)境中。以太網(wǎng)供電技術將實現(xiàn)向分布式傳感器、執(zhí)行器和其他聯(lián)網(wǎng)設備的配電，同時降低布線成本。 結論 工業(yè)4.0智能工廠和智能機器正持續(xù)推動整個供應鏈、工廠和機器內部效率的顯著提高�；ヂ�(lián)傳感技術的進步將有助于提供有價值的信息，有效降低能耗、節(jié)省時間、減少浪費、減少停機時間和防止事故。 來源：貿澤電子 作者：Ralph McCormick |
