通往工业4.0的经济可行之路

不久之前，工业4.0还仅只是个流行概念，但今天它正在全球成为现实。使用智能机械、系统和设备可带来许多优势，这包括MRO（维护、维修和运营）服务的转型，以实现预测性维护及其节约相关成本。但是，对于不能完全更换机械以实现工业4.0兼容性的企业，又有哪些选择呢？许多制造商将受到此种策略成本的限制，需要将现有机器进行升级以使其能够支持工业4.0。本文探讨了升级旧设备以实现智能运营背后的可选之项。

浏览新机械供应商的手册或网站，可以发现当今大多数产品都带有诸如“智能就绪”、“支持物联网”或“兼容工业4.0”之类的标签。此外，这些产品价格还极高，超出了大多数想升级整套机械设施企业的期望。

然而，通往工业4.0的道路并不一定需要花费很多的钱。便捷的改造翻新选项，可让道路变得畅通无阻、经济可行。

但是，为什么要采用工业4.0解决方案呢？实际上这有很多的优势。在过去的几年中，智能工厂的概念一直在稳步发展，它朝着在车间设备与企业范围的管理系统之间提供和谐通信的目标迈进。最终，采用互联环境可确保，从报价和订单到制造与调度，最大程度地提高生产效率和质量。

当然，为了支持必要的自动化水平，需要最新的组件创新。

要求垂直和水平两个级别的通信，因为这促进了运营制造链中所有系统之间的持续连接和数据交换。为了实现这些级别的通信，可以基于网络物理系统、云处理和物联网，使价值链运作原则生效。

对于那些希望通过诸如升级生产线等向工业4.0迈出第一步者，有多种经济可行的方法将此想法变为现实。可以提供帮助的某些组件，可能包括与各种总线类型兼容的通信卡、工业转换器模块、以太网供电（PoE）交换机和智能传感器等，这仅举几例。

垂直信息传输是双向的（双工），因此它支持同时传输、接收和后续使用数据。在这里，具有与多种不同总线对应的通信卡，是一种经济高效的升级策略。

例如，采用目前在整个行业中流行的总线之一 - PCI Express总线。如果此高速串行总线为首选，那么 Brainboxes 的 IX-100 是支持通信卡的不错选择（图1）。

图1：Brainboxes IX-100通信卡支持PCI Express

IX-100在单个PCI Express插槽中，提供了行业标准的九针RS232串行COM端口。由于PCI Express完全即插即用，因此BIOS和操作系统（Linux或Windows）将自动配置该卡，从而确保无故障的安装。用户可以在标准高度和矮型选项之间进行选择。

那么水平数据流又如何呢？这也是与公司的操作系统共享信息的地方。在典型的示例中，数据被上传至云中，以确保拥有能够访问企业内联网设备的用户，可在世界各地访问数据。

数据共享是工业4.0的关键组成部分。为了实现这一目标，需要工厂级的物联网（IoT），并将所有相关设备连接至网络。根据特定要求，可将这些设备的访问权限，限制在一组预定义的人员中。

这种性质的物联网网络，可以收集运营数据，并将其上传至云中。除了允许用户和同事交流之外，它还可以优化生产过程。为了快速，轻松地实现这一目标，可以将转换器和输入/输出模块，改装为合适的设备。

一个典型的例子是 ADAM-4520-EE转换器 （图2），它具有耐用的ABS外壳。

ADAM-4520-EE是原装RS-232系统的隔离转换器。该设备将RS-232信号透明地转换为隔离的RS-422或RS485信号。由于用户不需要更改工业PC的硬件或软件，因此可确保升级的简便性。ADAM-4520-EE可使用户使用标准PC硬件轻松构建工业级的长距离通信系统。

这完全支持免提数据流控制，因为ADAM-4520-EE可以自动检测RS-485数据的流向，并相应地更改通信传输方向。无需其他握手信号。

图2：ADAM-4520-EE转换器完全支持自动数据流控制

为了坚持工业4.0的原有精神，所有机器、系统和设备都应连接至同一网络。可进一步推论此想法，所有这些设备都应由单一电源供电，以优化网络的配置和应用。

许多安装选择的优化技术是以太网供电（PoE）。实际上，同一条网络电缆可用于网络中跨设备的数据传输。这个概念可以帮助减少电气安装的成本。在此类应用中，带有金属外壳和五个访问端口的 Antaira LNP-0500G-24 PoE交换机是不错的选择。

此易于安装的产品系列，为任何恶劣的工业应用环境（如自动化生产线、油气生产和电厂以及水/废水处理设施）提供具有PoE功能的可靠、坚固的以太网连接。

传感器当然是工业4.0的核心，并且越来越多的传感器开始提供“智能”功能。但是，常规的传感器，如何变得智能？一种方法是，将其与智能插件耦合。

使用智能插件省去了使用昂贵计时元件或辅助控制元件的必要，因为智能插件传感器更智能了。通过连接智能插件（例如 SensoPart MF series ）（图3），传感器可以接管其他控制功能，作为计时器、计数器或逆变器，用于监视频率或接通或断开延迟。

重要的是，为了实现工业4.0兼容性，通常可使用PDA或笔记本电脑通过红外接口对智能插件进行编程。最重要的提示包括寻找可以级联的智能插件类型，这样就可以将计数器和计时器组合在一起。

图3：智能插件可让传感器具有其他控制功能

此外，对于工厂范围内的通用性，应选择兼容所有制造商传感器的智能插件。大多数将提供标准化的 M12 插件，并带有用于连接 M8 插件的专用适配器电缆。为了增加插件的智能性，一些智能插件也可用作开关放大器。

面对越来越多的竞争对手投资于工业4.0工厂架构，很多工业工厂经理（或许那些苦于基础设施老化和/或预算日益紧张的人们）正在寻找更具成本效益的升级方法。升级改造选项，可以为更好的通信和优化的制造做出重大的贡献，从而实现成本和能源效益。