克服工业自动化实施的挑战

工业4.0，效率水平的提高将导致更好地利用资产和增加产量，但前期财务成本对一些制造商来说可能很困难。

通过Arkadiusz Grzegorek 2022年5月4日

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学习目标

工业4.0的采用改善了工厂的生产线，但网络升级的前期成本是一个障碍。
不想更换大型工业设备的公司应该想办法升级现有的工业网络。

工业4.0的采用使得改变工厂生产线、加工厂和仓库日常运作的方式成为可能。在许多情况下，所涉及的财务支出可能是一个问题。希望采用此类技术的公司需要将相关支出控制在最低限度。市场趋势表明，有必要研究如何实现这一目标。

据分析咨询公司Statista称，全球工业自动化市场将经历大幅增长。根据3月9日Statista的一项研究“2020-2025年全球工业自动化市场规模”，它在2020年已经产生了超过1750亿美元的收入，预计到2025年将达到2650亿美元的大关，相当于9%的复合年增长率(CAGR)。《财富》商业洞察3月份的一项研究“工业自动化市场规模、份额和COVID-19影响分析……”预测，9%的复合年增长率将在这一时间段后保持不变，到2028年，年总价值将超过3550亿美元。

工业4.0优势，成本影响

通过工业4.0的广泛实施，效率水平的提高将导致更好地利用资产和增加产出。这意味着订单可以更快地完成，以跟上客户的需求。提高产品质量和减少浪费也是可能的。

工业4.0的另一个关键方面是能够持续监测不同机械项目的关键参数。这使得任何影响整体性能的问题都能得到调查和解决。它还可以支持预测性维护活动，这意味着需要更换的部件可以在导致生产工作流程停机之前被识别出来。

工业设备在很长一段时间内仍在使用。已经进行的大规模投资意味着这些设备无法在短时间内更换。问题是如何在保持低成本的同时，最大限度地利用工业4.0。

在开始迁移到智能工厂安排之前，需要充分了解成本影响。在只有有限的预算来资助这项工作的情况下，公司将需要通过寻找升级现有机器的方法来大规模更换现有机器。

互联互通基础设施现代化

有效的连接必须是任何工业自动化系统的基础。通过这种方法，将收集所有数据，以便监测组成机制和过程，进行分析并提出改进建议。这种连通性将用于执行必要的操作，以便对特定场景进行快速响应。如果要实现最佳工作，那么需要一个平台，其中所有内容都使用相同的通信协议。

交流可以是垂直的也可以是水平的。垂直通信依赖于设备部件和公司运营管理系统之间的双向(双工)数据传输。横向通信通常意味着获取的数据将上传到云端，使授权人员能够远程访问。这些数据可用于研究趋势或寻找任何可能对工业现场运营产生持久不利影响的异常情况。

已经运行了很长一段时间的设备通常依赖于各种现场总线协议的使用，其中许多是几十年前建立的。当他们需要与最近部署的后台企业或云基础设施进行交互时，这就带来了挑战。如果要使这些遗留机械与现代工业自动化要求兼容，就需要进行改造连接项目。

连接性解决方案和所需的属性

旨在为传统工业设备或仪器带来下一代连接的硬件必须易于安装。空间限制也可能需要考虑。

硬件的健壮性也很重要，以满足工业应用环境。为了保证可靠性，必须考虑极端温度、冲击和振动，以及静电放电(ESD)和潜在液体进入的威胁。

缩小工业自动化连接差距

对于许多工业操作来说，在工厂车间发生的事情与高层之间仍然存在很大的脱节。实现更大的自动化优势需要改变。通过这里描述的改造方案，通往工业4.0的道路不需要复杂或昂贵。使用工业转换器模块和智能传感器插件，有可能对长期的工业操作进行翻新，并开始将其带入下一个工业时代。

用于现代化连接基础设施的产品

支持不同串行接口标准的设备之间可以方便地进行通信亚当- 4520 f是一个RS-232到RS-422/RS-485转换器模块，能够提供115.2kbps的数据速率。通过将其中一个单元连接到最初装有RS-232接口的设备上，就可以将RS-232信号转换为隔离的RS-422或RS485信号。通过使用它，可以支持高达1200m的通信距离，并连接多达32个节点。无需更改软件，从而方便了升级过程。除了具有3kV电隔离外，该模块还具有内置的浪涌保护机制。工作温度范围为-10至70°C。提供在一个紧凑的ABS外壳(70mm x 122mm x 30mm尺寸)，它可以是din轨道或面板安装。

图1:研华的ADAM-4520-F RS-232到RS-422/RS-485转换器模块转换网络协议，以改善工业通信。礼貌:时间

支持Modbus TCP协议位天才ed - 588以太网网关允许现有的工业设备与上游的企业基础设施进行交互。它提供了一个健壮而智能的“控制端”设备，为工厂车间环境中的系统提供接口，通常被称为“过程端”。它有8个非隔离数字输入和8个非隔离数字输出通道。以太网端口支持100Mbps的数据传输速率。这种DIN导轨安装单元的外形紧凑(尺寸为101mm x 128mm x 22.6mm)，最大限度地减少了机柜空间。这些单元可以连接到24V电源，并被安置在绝缘聚酰胺外壳，这是IP20额定。它可以用来控制风扇，电磁阀，簧片开关，灯，或电机。此外，网关可以处理来自多个传感器的数据。不需要任何软件，因为该设备可以通过网络浏览器访问。由于它是作为一个COM端口安装在微软Windows PC上的，它与旧的设备型号完全向后兼容。 Short circuit and ESD protection features are incorporated, as well as over-temperature shutdown. An operational temperature range of -30 to 80°C is supported.

图2:Brainboxes的ED-588以太网网关可以帮助将旧机器改造为现代工业通信。礼貌:时间

Arkadiusz Grzegorek,自动化维修部主管TME是研华科技的一部分．由网页内容经理克里斯·瓦夫拉编辑，控制工程， CFE媒体与技术，cvavra@cfemedia.com．