工業(yè)4.0愿景產(chǎn)品和技術(shù)采購
工業(yè) 4.0 是對新一代制造工藝和實現(xiàn)“智能工廠”的愿景名稱。該名稱來源自德國 – 根據(jù)德國政府領(lǐng)導(dǎo)下的一個項目而命名，匯集了主要學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)和例如西門子等工業(yè)公司，其本質(zhì)為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IOT) 的一部分。這很大程度上來自于第四次工業(yè)革命的想法，在前三次工業(yè)革命的基礎(chǔ)上得到完善和發(fā)展：18 世紀(jì)，手工勞動大規(guī)模采用蒸汽驅(qū)動；20 世紀(jì)初，電力技術(shù)被應(yīng)用于生產(chǎn)流水線和大批量生產(chǎn)；直到今天，信息技術(shù)被應(yīng)用于自動化生產(chǎn)流程，仍是得益于上世紀(jì)末興起的數(shù)字化革命。技術(shù)革命在若干年后會引起一系列變革，這是不可避免的，因此，工業(yè) 4.0 愿景將會在未來幾年甚至十幾年后變?yōu)楝F(xiàn)實。
組合概念
這一愿景包含了眾多概念，例如物聯(lián)網(wǎng)、智能傳感器、信息物理系統(tǒng)、無線和機(jī)器對機(jī)器 (M2M) 通信，以及大數(shù)據(jù)和云計算。將制造設(shè)備連接至基于 IP 的網(wǎng)絡(luò)，所有這些概念都能融合在一起，這將大大提高制造業(yè)的生產(chǎn)力、生產(chǎn)質(zhì)量和靈活性。工廠、機(jī)器、原材料和產(chǎn)品都將相互聯(lián)系 - 成為實質(zhì)的智能連接資產(chǎn) - 形成協(xié)作控制，僅需最小的人工干預(yù)，即單人操作，就能實現(xiàn)高度靈活的個性化大規(guī)模生產(chǎn)。重要的是，還可以將傳感器、環(huán)境和操作數(shù)據(jù)大批量上傳至云端，公共、私人或某種形式的混合云端均可。在云端，運(yùn)行先進(jìn)軟件分析的 IT 系統(tǒng)可以啟用自動決策，將數(shù)據(jù)傳輸給應(yīng)用，例如預(yù)見性維護(hù)、適應(yīng)性分析，從而調(diào)節(jié)驅(qū)動和電機(jī)控制，提高操作效率。
此外，隨著時間推移，訂購/采購和庫存系統(tǒng)可以連接自動補(bǔ)充材料、部件和其他必要的制造資源，以便在接下來的數(shù)周或數(shù)月內(nèi)繼續(xù)生產(chǎn)。RS 設(shè)立了電子商務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施以充分迎接這一變革，客戶可以通過此設(shè)施自動向經(jīng)銷商下單。在進(jìn)一步的設(shè)想中，客戶還可以自動對經(jīng)銷商的供應(yīng)商下單，反過來補(bǔ)充分銷商的庫存。
傳統(tǒng)問題挑戰(zhàn)
然而，隨之而來的還有一些重大挑戰(zhàn)。如今，由于長年累月的使用，工業(yè)自動化和生產(chǎn)流程中的設(shè)備都有一些傳統(tǒng)的系統(tǒng)和通信基礎(chǔ)設(shè)施問題。這將極大地阻礙自動化行業(yè)充分利用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的功能、好處和帶來的機(jī)遇。重新建立全新的智能連接設(shè)備和系統(tǒng)安裝，以及大修整個工業(yè)流程的成本對很多企業(yè)來說難以負(fù)擔(dān)，或者至少是不切實際的。
不過，自動化企業(yè)可以采用兩種簡單的方法來利用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)。最重要的是，二者均不涉及重大資本支出或重新設(shè)計復(fù)雜的現(xiàn)有系統(tǒng)。其基本猜想為，大大增加關(guān)鍵部件和系統(tǒng)之間的連接，從而轉(zhuǎn)換制造流程。公司可以利用最新的 PLC 功能（可編程序邏輯控制器）技術(shù)，或通過引入附加設(shè)備，將其現(xiàn)有的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施引入到基于 IP 的現(xiàn)代通信系統(tǒng)，實現(xiàn)簡單增強(qiáng)系統(tǒng)的目的。
升級系統(tǒng)
第一種方法，對于啟用新產(chǎn)品和技術(shù)的設(shè)備而言，升級系統(tǒng)最簡便的方法是更換設(shè)備內(nèi)的舊部件或損壞部件，這取決于特定的工業(yè)系統(tǒng)和其維護(hù)周期。對于替換 PLC 而言，還有很多其他選擇，比如用帶有以太網(wǎng)接口的西門子 SIMATIC S7-1200 系統(tǒng)替換西門子 S7-200 系統(tǒng)。在這種情況下，替換過程具有完整的還原兼容性，前代系統(tǒng)不需要更改程序代碼。S7-1200 系統(tǒng)具有五種不同的定制型號，每種型號均可根據(jù)機(jī)器要求擴(kuò)展配備一個信號板或通信板、八個信號模塊以及最多三個通信模塊。
不過，如果這一方法不適用，目標(biāo)應(yīng)用的 PLC 沒有以太網(wǎng)接口，還有其他方法可以將傳統(tǒng)系統(tǒng)引入現(xiàn)代通信環(huán)境。使用適配器將串行和 I/O 信號轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)，例如，可以使用 Brainboxes ED-204 以太網(wǎng)收發(fā)器達(dá)到這一目的。此設(shè)備結(jié)合了一個雙端口以太網(wǎng)交換機(jī)、一個以太網(wǎng)轉(zhuǎn) RS-232 接口和一個以太網(wǎng)轉(zhuǎn)四通道數(shù)字 I/O，是連接 PLC 與基于 PC 的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析解決方案的完美之選。公司的遠(yuǎn)程 I/O 設(shè)備 ED 系列通常允許通過以太網(wǎng)數(shù)字/模擬 I/O、繼電器、熱電偶和一些傳統(tǒng)工業(yè)傳感器進(jìn)行操控。
監(jiān)控
與此解決方案相關(guān)聯(lián)的是將 PC 引入到環(huán)境中，這可以顯著發(fā)揮計算能力和測序能力有限的 PLC 的功能優(yōu)勢，比如分析或準(zhǔn)備操作數(shù)控機(jī)床。使用 CAD/CAM 應(yīng)用允許 PC 計算出機(jī)器細(xì)節(jié)，為其輸入精確指令的長序列，從而進(jìn)一步優(yōu)化生產(chǎn)線。此外，嵌入到更廣泛的 PC 網(wǎng)絡(luò)的生產(chǎn)線將大大受益于支持生產(chǎn)計劃、跟蹤、追溯或調(diào)度的軟件。具體的工業(yè) PC 選擇為施耐德電氣 Magelis SCU HMI 控制起動器套件，這是一款支持以太網(wǎng)連接的觸摸屏 PC。
但是，如果將新 PC 或工業(yè)監(jiān)控引入到環(huán)境中行不通或不受歡迎，還有一個全新的高度創(chuàng)新型解決方案，叫做 groov，它是 Opto 22 的一款物聯(lián)網(wǎng)軟件系統(tǒng)。該系統(tǒng)專門設(shè)計用來快速升級傳統(tǒng)工業(yè)自動化系統(tǒng)，從而實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，而且對現(xiàn)有硬件和/或 IT 基礎(chǔ)設(shè)施改動最小。groov 系統(tǒng)是一個基于網(wǎng)絡(luò)的工具，可以創(chuàng)建定制控制面板、網(wǎng)絡(luò)界面和報告指示板，還可以與現(xiàn)有的幾乎全部 PLC 和工業(yè)設(shè)備進(jìn)行通訊，只要其配備以太網(wǎng)端口。該系統(tǒng)能夠讓維護(hù)工程師與設(shè)備和自動化經(jīng)理，可以遠(yuǎn)程監(jiān)控幾乎所有自動化系統(tǒng)或工業(yè)設(shè)備，比如可以在 iOS 或安卓系統(tǒng)的智能手機(jī)或平板電腦上，通過網(wǎng)絡(luò)連接和應(yīng)用程序或瀏覽器實現(xiàn)這一目的。還需要 groov 硬件盒子，它可以與傳統(tǒng)以太網(wǎng) PLC 交互，專為智能工廠研發(fā)，無需現(xiàn)場 PC，對于具有低水平 IT 設(shè)備或基礎(chǔ)設(shè)施的遠(yuǎn)程設(shè)施和站點(diǎn)而言，實為理想之選。
總結(jié)
總之，有相當(dāng)多的選擇和方法，可以將工業(yè)自動化和生產(chǎn)過程連接到現(xiàn)代通信世界和物聯(lián)網(wǎng)。像 RS 之類的經(jīng)銷商，提供了非常豐富的產(chǎn)品和技術(shù)選擇，引領(lǐng)自動化公司走向下一代工廠，實現(xiàn)工業(yè) 4.0 愿景。