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傳感器
工業(yè)智能化的關(guān)鍵是智能傳感器的發(fā)展
星之球科技 來源:中國工控網(wǎng)2016-10-26 我要評論(0 )
傳感器在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)過程中的檢測環(huán)節(jié)有著舉足輕重的作用,傳感技術(shù)的發(fā)展對工業(yè)智能化起了極大的促進(jìn)作用。
在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)過程中,需要用各種傳感器來監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程中的各個(gè)參數(shù),使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài)。傳感器在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)過程中的檢測環(huán)節(jié)有著舉足輕重的作用,傳感技術(shù)的發(fā)展對工業(yè)智能化起了極大的促進(jìn)作用。
工業(yè)智能化一個(gè)必備要素就是信息化的加入與大量應(yīng)用。具體到生產(chǎn)制造現(xiàn)場,信息化首先要解決的是制造數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、顯示和監(jiān)控。制造數(shù)據(jù)的采集首先是橫向的采集,即將生產(chǎn)現(xiàn)場的所有裝備的制造數(shù)據(jù)采集并經(jīng)由連通的網(wǎng)絡(luò)傳輸、存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)中心,并按照需要進(jìn)行顯示,實(shí)現(xiàn)監(jiān)控,形成工廠信息化的一個(gè)基礎(chǔ)信息平臺(tái)。另外一方面是縱向的生產(chǎn)信息集成,包括上述的底層基礎(chǔ)信息平臺(tái)、中層的生產(chǎn)管理系統(tǒng)、倉儲(chǔ)系統(tǒng)以及上層的ERP系統(tǒng),由此實(shí)現(xiàn)完整的制造業(yè)信息化。
在整個(gè)控制理論里,所有的控制實(shí)現(xiàn)都是要經(jīng)過前端的感知,雖然有些系統(tǒng)屬于預(yù)先性的設(shè)置,但是預(yù)先性的設(shè)置和條件式的反應(yīng)完全是兩回事,在工業(yè)智能化方面也是兩個(gè)性質(zhì)的。假如將一盆水潑向一個(gè)人時(shí),如果是預(yù)設(shè)置型的,過來的不管是什么水都會(huì)躲開,因?yàn)闊o法對水進(jìn)行感知判斷;而如果是感知型的,要對潑來的水要先感覺是冷水還是熱水,如果感覺很痛苦就會(huì)對下面的潑來的水迅速躲閃,如果感覺舒服就會(huì)很享受的迎接。在智能化方面,傳感器的角色就是這種關(guān)鍵性的,沒有了感知,智能化將無從體現(xiàn)。如果整個(gè)系統(tǒng)都是很多經(jīng)驗(yàn)性或者預(yù)測性的,這里面首先就需要超大數(shù)據(jù)的支撐,另一面在實(shí)際情況中各種變化都是新的,不可能先有一種預(yù)先對其準(zhǔn)確無誤的預(yù)測,這就會(huì)給實(shí)際的生產(chǎn)造成某種隱患。所以在智能生產(chǎn)中,傳感器的角色是絕對關(guān)鍵的。
現(xiàn)代工廠自動(dòng)化系統(tǒng)的信息和數(shù)據(jù)傳輸越來越依賴于智能傳感器。從前,傳感器只負(fù)責(zé)監(jiān)控和測量,卻不分析。隨著傳感器變得更加智能,它們能夠更好地對其所檢測的工作進(jìn)行評估,并能實(shí)時(shí)地完成任務(wù)。傳感技術(shù)在不斷地更新與變化中,越來越多的智能技術(shù)被用在傳感器上,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也已開始與傳感器緊密結(jié)合,形成新一代的智能傳感器。智能傳感器必須讓產(chǎn)品生產(chǎn)線持續(xù)運(yùn)行,通過低延遲和實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò),連接至高性能可編程邏輯控制器(PLC)以及人機(jī)界面(HMI)系統(tǒng)。對制造廠商而言,時(shí)間就是金錢。只要制造的產(chǎn)品能夠達(dá)到規(guī)定質(zhì)量水平,高效的生產(chǎn)線就會(huì)盡可能快地持續(xù)運(yùn)行。高速、可靠的傳感器必須非常迅速(數(shù)毫秒甚至更快)地監(jiān)控或者測量生產(chǎn)線的各種狀態(tài)。之后,網(wǎng)絡(luò)必須以最小時(shí)間的延遲、且不中斷生產(chǎn)的情況下,傳輸這種信息。我們需要大量的工業(yè)通信協(xié)議來實(shí)現(xiàn)所要求的關(guān)鍵通信性能,例如:PROFIBUS/PROFINET、Ethernet/IP、EtherCAT、POWERlink、SERCOSIII等。另外,如PLC等處理元件必須正確地實(shí)時(shí)響應(yīng),否則會(huì)影響生產(chǎn)率,造成損失利潤。工業(yè)生產(chǎn)過程中,傳感器的諸多功能包括檢測溫度、運(yùn)動(dòng)、光學(xué)對象和位置、重量、加速度、化學(xué)成分、氣體、氣壓或者其他壓力、液體流動(dòng)以及物理世界的其它方面。傳感器的工作環(huán)境是十分惡劣的,振動(dòng)、強(qiáng)電磁干擾、沖擊、高濕、高低溫等;特別的場合還要求傳感器具有防火和阻燃功能。工業(yè)智能化目前面臨的挑戰(zhàn)是如何使智能傳感器具備上述所有的智能功能,以及傳感器如何在非常惡劣的工作環(huán)境中正常工作。
目前,智能傳感器作為21世紀(jì)最具影響力和發(fā)展前景高新技術(shù),正引起國內(nèi)外電子信息界的高度重視。光電行業(yè)開發(fā)協(xié)會(huì)(OIDA)預(yù)測,智能傳感器的國際市場銷售量將以每年20%的高速度增長,智能傳感器將在工業(yè)自動(dòng)化時(shí)代扮演更加重要角色。在中國市場內(nèi),傳感器行業(yè)就是一個(gè)朝陽產(chǎn)業(yè),因?yàn)椴还苁堑聡墓I(yè)4.0,還是中國的工業(yè)2025,具體到物聯(lián)網(wǎng)、智能汽車、智能家具,這些的前端核心都是傳感器。在整個(gè)工業(yè)4.0過程中,傳感器可以說需求巨大,市場廣闊,應(yīng)用廣泛,但也因?yàn)檫@樣,出現(xiàn)了技術(shù)分散、市場分散、投資分散的問題,一個(gè)“散”字正代表了現(xiàn)在整個(gè)傳感器市場,這對未來的發(fā)展也將是一個(gè)難點(diǎn)。展望2015年,傳感器產(chǎn)業(yè)仍將保持高速增長態(tài)勢,傳感技術(shù)會(huì)在挑戰(zhàn)難題的過程中取得更大的發(fā)展,傳感器在智能化生產(chǎn)進(jìn)程中會(huì)發(fā)揮更加關(guān)鍵的作用。
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