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作者 | Suzanne Gill
在幫助生産制造商實作工業4.0的目标方面，智能傳感器發揮着關鍵作用。
在工業4.0時代之前，為系統增加新的傳感器需要将其直接連接配接到控制器，通常隻能為工程師提供基本的模拟和二進制信号。
“可全球使用的通信标準IO-Link解決了這些限制，”ifm集團首席技術官Benno Kathan表示，“IO-Link技術可使傳感器以數字方式額外提供有價值的狀态資料，無幹擾且成本更低。”
以用于測量過程的壓力、流量或液位傳感器為例。現在，除了基本的測量，這些傳感器還可以使用傳感器的自診斷功能提供溫度、裝置資料和事件。更好地了解裝置和過程，在幫助提高系統性能和可用性方面發揮着重要作用。
經适當配置的IO-Link傳感器，可以提供最佳的過程資訊。例如，在傳感器中記錄的事件觸發原始資料（BLOB），通過IO-Link轉發以進行深入分析，然後利用這些資料就可以進行振動診斷。易于改造的無線解決方案（也可以在網狀網絡中自主工作）對于優化現有系統也很重要。
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“為了讓這些優勢對使用者來說是可控的和實用的，将智能傳感器視為智能整體系統的一部分，比以往任何時候都更重要。”Kathan說。不同的行業需求，要求在橫向和縱向內建方面具有高度的靈活性。現代IO-Link傳感器和IO-Link主機的Y路徑有助于實作這一點。像通常一樣，一條信号路徑通向控制器，設定後通常不會更改。Y的第二條路徑可靈活用于所有工業4.0元件，并可內建到現代軟體應用中。通過預測性維護、能源監測、性能名額、雲連接配接等，可以毫不費力地提高效率，并與傳統控制無縫銜接。
現在的傳感解決方案提供商，需要能提供完整的硬體、軟體和服務組合，以便以簡單且面向應用的方式，将智能傳感器資料從裝置傳輸到目标系統。例如，ifm提供了一個工業物聯網（IIoT）平台，它涵蓋了從傳感器參數設定、裝置管理到資料分析和處理的所有領域，這樣就更易于管理現代基礎設施的複雜性。Kathan說：“由于沒有資料流的代碼配置向導和圖形模組化工具，是以不需要深入的使用者知識。”
01
智能傳感器-機器資料的視窗
在解釋是什麼使得傳感器成為“智能傳感器”時，SICK英國進階産品經理Seb Strutt表示，硬體和軟體方面的技術進步，使先進的智能能夠嵌入傳感器。智能傳感器的應用已經很成熟，其内置的處理能力正在使更複雜的生産任務能夠在現場執行，同時減輕裝置控制器處理原始資料的負擔。智能傳感器也為裝置核心的資料打開了一扇窗。
在數字化轉型時代，傳感器已成為智能工具，可以幫助管理工程和業務過程。Strutt說：“每個傳感器都會産生資料，這些資料就是原始材料，工程師的任務就是解釋這些資料并使用它來增加業務價值。客戶不再隻是簡單地要求我們幫助解決經典的自動化問題。他們還想知道如何充分利用所有這些資料，以及如何充分利用這些資料，使産品、裝置或過程更可用、更具響應性，并最終實作更高的利潤。”工業4.0的願景是使機器上所有的裝置資訊随時透明可用，以監控所有資産的數字表示，并使用實時虛拟環境操作和控制所有資料。
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在很多情況下，對這些資料的幹預都不需要對生産基礎設施進行任何改變，也不會幹擾現有的裝置和控制。Strutt說：“隻需安裝傳感器，IIoT網關就可以将數字化資料傳輸到基于雲的軟體平台或更進階别的管理系統，在那裡，任何裝置都可以輕松實作實時可視化。實時監控關鍵參數，并可以做出預測。當然，傳感器生成的資料會因應用而異。這樣做的商業價值，可能是更好地預測客戶需求或供應鍊需求，為更高效的生産過程提供資訊，或最終使營運更靈活和适應性更強。”
Strutt舉例說明了智能傳感器技術的好處，一位客戶希望了解壓縮空氣是否洩漏、在何處洩露以及洩漏的程度，壓縮空氣的洩露會導緻整個生産設施的能源成本浪費。如果沒有頻繁、昂貴的外部評估，如何識别和防止能源損失？
SICK在客戶工廠周圍的關鍵點部署了智能流量計，并配備了資料采集器網關，以收集和預處理所需資料。使用專門開發的監控應用程式對資料進行可視化，該應用使用易于使用和解釋的圖形，顯示一系列關鍵參數和趨勢。該系統提供壓縮空氣的連續實時能量監測，并能夠設定預設提示、報警和維護建議。是以，可以實時調整多台壓縮機的峰值負載，以最大限度地減少能源需求，并且可以提高過程和裝置的啟動和停機管理效率。
02
更多的連接配接和互動
根據霍尼韋爾互聯工業首席産品官Anand Vishnubhotla的說法，智能裝置是工業4.0背後最重要的驅動因素之一，如果裝置能夠與其它智能裝置和使用者進行連接配接或互動，它們通常會變得更智能。他說：“兩個因素使它們變得智能——嵌入智能傳感器以收集和共享輸入，以及連接配接到其它裝置或網絡的能力。”
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智能傳感器通常能夠測量壓力、趨近、熱、光、容量、平衡或速度等屬性。這些傳感器可能包括用于分析壓力的變送器、用于記錄光線的熱讀取器、用于測量熱量的溫度計，以及用于分析趨近度、平衡度和速度的加速計、陀螺儀和磁力計。它們通常可以通過藍牙、NFC、Wi-Fi、LiFi或5G等無線協定，将信号傳輸到具有智能連接配接的其它裝置。還可以與雲計算系統內建，實作更快速和更強大的處理。
對于工業部門來說，智能傳感器和裝置是IIoT的關鍵要素。通常情況下，工業場所涉及制造或加工設施，它們會将智能傳感器作為工業物聯網的一部分。Vishnubhota表示：“它們不僅能夠從工業過程中收集資訊，還能夠處理這些資料，并使用裝置學習算法做出決策。智能傳感器可以監控過程，甚至通過對過程進行調整來實作過程控制的自動化，以確定最佳輸出、品質和安全目标。例如，它們可以監控壓力以確定管道不會洩漏，或者調節溫度以確定裝置不會過熱。”
03
充分利用智能裝置
智能裝置概念并不新鮮，尤其是近年來在制造業中激增的智能裝置。如今，IIoT正在改變公司建立、制造和支援産品的方式。FDT集團董事總經理Steve Biegacki表示：“營運人員需要從裝置和生産過程中獲得更多資訊，以做出更好的實時決策，確定裝置在可接受的參數範圍内工作，預測其潛在停機時間并提高效率。”
Biegacki解釋說，工業智能裝置是智能裝置的基本元件，是采集營運資料的基礎。工廠工廠中的房間可以由來自不同供應商的數千台智能裝置組成。FDT是一種通用內建标準，可以将所有工業網絡無縫內建到一個項目視圖中，進而允許裝置進行連接配接和通信。FDT是一種廣泛的嵌入式系統和裝置軟體解決方案，提供單一使用者界面，支援現場/撬裝到雲的內建、配置和監控。
基于FDT 3.0标準的FDT統一平台（UE），支援以資料為中心的分布式環境，具有通用裝置內建的統一接口。通過FDT 3.0裝置類型管理器（DTM）提供的智能裝置豐富而可靠的資料，可幫助使用者受益于數字化轉型帶來的好處，包括更有效和高效的預測性維護和帶有NE 107狀态符号的智能監控，以及基于裝置和過程分析的增強決策能力。
根據Biegacki的說法，統一的工業自動化技術标準，為過程離散和混合應用中的設計、運作和維護開啟了通用裝置內建的大門。FDT實作了營運技術（OT）和資訊技術（IT）的強力融合，消除了效率低下以及互操作的障礙。智能裝置改善了随時随地管理運作的能力。與這些智能裝置一樣，FDT的移動性建立了更安全的智能裝置，改善了工廠勞工的工作流程，并提高了維護效率。
關鍵概念：
■ 智能傳感器和裝置可以告訴我們更多關于工廠中的房間的資訊。
■ 智能傳感器有助于管理工程和業務流程。
思考一下：
智能傳感器如何為工業4.0提供幫助？