智能系统提高生产力的新方法

智能气动在工业4.0时代提供了灵活性，信息物理系统(cps)等技术进步可以帮助阀门实现更好的连通性和智能化。

通过桑德罗Quintero 2019年10月4日

智能气动将标准化与灵活性相结合，推动气动进入工业4.0时代。智能气动技术将传统气动的优点与受控和复杂电气运动的优点结合起来。尽管简单，但它集成了比传统技术更多的功能。由于技术和经济要求不断提高，自动化向着网络化、分散化和具有最佳功能集成的智能系统发展的趋势正在发生。

在工业4.0时代，对附加功能(如解释环境信息)的需求也在上升。通信机会，包括让组件相互通信的能力，正在开辟新的活动领域。这使得更具体的预防性维护成为可能，并为具有自我调节系统的自主生产扫清了道路。

现状，机电一体化

传统的机电系统将机械系统、电子技术、控制技术和信息技术结合在一起，使它们能够在实际的自动化应用中相互作用。它们是确保气动可以集成在机电应用中的唯一方法，对于气动驱动器的精确定位至关重要。

模块化机电系统有利于广泛的功能集成，如更强的系统适应性和标准化。这导致了整个价值链的系统改进和优化，因为需要选择、采购、组装和连接的组件更少了。数字通信提供了额外的好处，例如电磁兼容性(EMC)对模拟值的影响，这有助于排除系统故障。

机电一体化缺乏灵活性

尽管模块化机电系统有很多好处，但灵活性可以提高。在设计和工程过程中对系统进行改造，或者在操作过程中对格式更改所需的参数进行更改，只有在昂贵且耗时的修改下才能实现。

模块化设计提供了一些灵活性，但仅限于特定模块的限制。一般的规则是，任何可能改变的参数都必须在设计阶段就考虑进去。根据10法则，后续改编的成本会增加10倍。无论更改是为了根据负载的变化调整尺寸，还是添加最终客户要求的新功能，都没有区别。

信息物理系统，灵活性，网络化

虽然网络物理系统(cps)有许多定义，但没有一个普遍接受的定义。但可以肯定的是，cps将在工业4.0应用中发挥关键作用。

cps，就其基本结构而言，是机电系统。它们还集成了智能传感器和更强大的软件智能。一个可能的应用是使用内部记录的数据预先确定外部影响，而不需要额外的传感器，然后通过适当的通信接口与其他系统在内部和外部共享这些信息。

这样的系统可以在不需要新的或额外的硬件的情况下进行调整，因为功能调整是通过软件和应用程序执行的，或者是通过系统自动调整，或者是通过控制系统指令。

实现工业4.0的要求，如系统范围内的数据使用，取决于系统和产品，因此可能会受到限制。原因很简单:由于没有数据接口，传感器在设备中记录的数据不能与其他站共享。例如，在比例阀中测量的温度数据仅在阀门本身进行处理。没有其他的诊断功能，即使这将提供方法来确定，例如，是否有一个有缺陷的风扇在控制柜。

未来的工业工厂需要集成传感器和工业4.0接口的产品。这个接口必须符合数据管理和通信的国际标准。作为IEC 62541系列标准的一部分发布的软件接口标准OPC基金会的统一体系结构(OPC UA)就是一个很好的例子。

灵活的技术，工业4.0

气动部件中采用桥式电路形式的执行器是推动工业4.0向前发展的新技术之一。四个2/2通压电先导阀和集成智能传感器的隔膜锥阀提供了巨大的灵活性。与传统的机电系统相比，这些智能传感器直接嵌入在智能阀门终端中。这意味着压力测量传感器不再作为一个单独的模块，需要通过配置器进行选择。由于压力测量传感器可用于诊断功能等任务，任务范围也得到了扩展。

4个2/2通阀(隔膜锥阀)串联形成一个全桥
每个隔膜锥阀(灰色)由两个压电阀(蓝色)按比例引导和控制。
数字控制活塞可以承担在常见方向控制中发现的各种机械控制活塞的功能。

移动应用取代硬件

得益于可下载的运动应用程序，智能阀门终端在一个设备中提供了2/2通、3/2通、4/2通或4/3通阀门的传统阀门功能以及比例技术和伺服气动功能。所有这些功能都可以在CPS中使用运动应用程序实现。这是特殊的，因为这一切都可以通过一个相同设计的阀门来完成。

得益于通过软件应用程序快速激活新功能，机器开发人员可以创建一个基本的机器类型，然后根据选择的应用程序，根据应用程序的要求为其配备不同的功能和特性。礼貌:费斯托(/标题)

自动化的新维度

数字化将对生产产生重大影响。cps首次实现了将机械系统、电子和软件结合在一起的解决方案，并为包括气动在内的工业4.0应用做好了准备。与模块化机电系统相比，它们提供了令人印象深刻的最大标准化和高度灵活性的结合。由于智能气动阀门将气动功能与机械硬件分离，并通过应用程序提供，因此可以使用一种阀门类型执行广泛的气动运动任务。这在价值链上提供了许多可衡量的好处。

CPS解决方案可以实现复杂的运动，如轻柔地收缩到结束位置，以及各种速度剖面或定位任务，这些任务只能通过伺服气动或电气自动化实现。它们还易于实现广泛的功能，状态监测，预防性维护，并降低能源消耗。对于简化流程的CPS，任何更高的采购成本都会补偿原始设备制造商和最终客户，提高生产率和流程可靠性。

桑德罗Quintero是Festo阀门终端和电子产品的产品经理。由制作编辑克里斯·瓦夫拉编辑，控制工程， CFE传媒，cvavra@cfemedia.com．