工業(yè)4.0帶來的效率提升有助于更好地利用資產(chǎn)并提高產(chǎn)量，但對一些制造企業(yè)來說，前期面臨的成本壓力可能是一個不小的挑戰(zhàn)。

獲益于工業(yè) 4.0 的實施，工廠生產(chǎn)線、加工廠和倉庫運(yùn)營的日常運(yùn)作方式得以改變。但是在很多情況下，由此帶來的相關(guān)成本增加可能會是一個棘手的問題。希望采用此類 技術(shù)的企業(yè)需要在實現(xiàn)目標(biāo)的同時，將相關(guān)成本降至最低。

分析咨詢公司 Statista 近日的一份研究報告預(yù)測，全球工業(yè)自動化市場將大幅增長。在其《2020-2025年全球工業(yè)自動化的市場規(guī)?！穲蟾嬷酗@示，該行業(yè)在 2020 年收入超過 1750 億美元，預(yù)計到 2025 年將達(dá)到 2650 億美元——相當(dāng)于 9% 的復(fù)合年增長率 （CAGR）?！敦敻弧飞虡I(yè)洞察的一份研究報告也指出：工業(yè)自動化市場規(guī)模預(yù)計將以9%的復(fù)合年增長率持續(xù)到 2028 年之后，總產(chǎn)值將超過 3550 億美元。

工業(yè) 4.0 的優(yōu)勢和成本影響

廣泛實施工業(yè) 4.0 可以提高效率水平，從而可以更好地利用資產(chǎn)并增加產(chǎn)出。這意 味著可以更快地完成訂單以滿足客戶的需求，還可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少浪費(fèi)。

工業(yè) 4.0 的另一個關(guān)鍵優(yōu)勢，是連續(xù)監(jiān)控不同設(shè)備關(guān)鍵參數(shù)的能力。這樣就可以調(diào)查和解決影響整體性能的任何問題。它還可以支持預(yù)測性維護(hù)活動，這意味著可以在導(dǎo)致生產(chǎn)停工之前，識別出需要更換的零部件。工業(yè)設(shè)備的服役時間一般來說都很長。

由于已經(jīng)進(jìn)行了大量投資，意味著無法在短時間內(nèi)更換這些設(shè)備。問題是如何最大限度地利用工業(yè) 4.0，同時降低相關(guān)成本。

在向智能工廠遷移之前，需要充分考慮費(fèi)用方面的因素。在可用預(yù)算有限的情況下，企業(yè)需要尋找升級現(xiàn)有設(shè)備的方法，而不是大規(guī)模更換現(xiàn)有設(shè)備。

縮小工業(yè)自動化系統(tǒng)的連接差距

有效的連接應(yīng)當(dāng)是任何工業(yè)自動化系統(tǒng)的基礎(chǔ)。正是通過這種方式，企業(yè)可以采集來自設(shè)備和工藝的所有數(shù)據(jù)，并將其應(yīng)用于監(jiān)控、分析和提出改進(jìn)建議。如果需要對特定場景做出快速響應(yīng)，這些連接將用于執(zhí)行必要的操作。如果想要工作在最佳狀態(tài)，那么就需要一個所有設(shè)備都使用相同通信協(xié)議的統(tǒng)一平臺。

通信可以是垂直的或水平的。垂直通信依賴于設(shè)備和公司運(yùn)營管理系統(tǒng)之間的雙向（雙工）數(shù)據(jù)傳輸。橫向通信則通常意味著將獲取的數(shù)據(jù)將上傳到云，使獲得授權(quán)的人員能夠遠(yuǎn)程訪問這些數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可用于研究趨勢或搜索可能對工業(yè)現(xiàn)場運(yùn)營產(chǎn)生持久不利影響的任何異常情況。

已經(jīng)運(yùn)行很久的設(shè)備，通常依靠各種現(xiàn)場總線協(xié)議的使用，其中許多協(xié)議是幾十年前建立的。當(dāng)他們需要與最近部署的后臺企業(yè)或云基礎(chǔ)架構(gòu)進(jìn)行交互時，通常會帶來挑戰(zhàn)。如果要使這種傳統(tǒng)設(shè)備與現(xiàn)代工業(yè)自動化兼容，就需要對連接進(jìn)行升級改造。

旨在為傳統(tǒng)工業(yè)設(shè)備或儀器提供下一代連接的硬件必須易于安裝。此外，可能還需要考慮空間限制。同樣重要的是，該硬件應(yīng)具有魯棒性，可以滿足工業(yè)應(yīng)用環(huán)境。為了確保可靠性，必須考慮極端溫度、沖擊和振動以及靜電放 電（ESD）和潛在液體侵入的威脅。

對于許多工業(yè)企業(yè)而言，在工廠車間和上層之間，仍然存在嚴(yán)重的脫節(jié)。需要做出改變，以更好的利用自動化的優(yōu)勢。通過與上述改造類似的選項，實現(xiàn)工業(yè) 4.0，有時并不復(fù)雜，也不昂貴。通過工業(yè)轉(zhuǎn)換器模塊和智能傳感器插件，就可以改造老舊的工業(yè)設(shè)施，使其順利進(jìn)入下一個工業(yè)時代。

用于實現(xiàn)設(shè)施連接現(xiàn)代化的產(chǎn)品

研華 ADAM-4520-F 是一款 RS-232 至 RS-422/RS-485 轉(zhuǎn)換器模塊，能 夠以 115.2kbps 的速率傳輸數(shù)據(jù)，可以在支持不同串行接口標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備之間方便的進(jìn)行通信。通過將其中一個單元連接到最初裝有 RS- 232 接口的設(shè)備上，可以將 RS-232 信號轉(zhuǎn)換為隔離的 RS-422 或 RS485 信號。通過該裝置，可以支持長達(dá) 1200m 的通信距離， 并連接多達(dá) 32 個節(jié)點(diǎn)。無需更改軟件，從而方便了升級過程。除了具有 3kV 電流隔離外，該模塊還具有內(nèi)置浪涌保護(hù)機(jī)制。工作溫度范圍為 -10 至 70℃。采用緊湊型 ABS 外殼（尺寸為 70mm x 122mm x 30mm）， 可采用 DIN 導(dǎo)軌或面板安裝。

Brainbox 的 ED-588 以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)支持 Modbus TCP 協(xié)議，允許現(xiàn)有工業(yè)設(shè)備與上游的企業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行交互。它提供了一個強(qiáng)大、智能的“控制側(cè)”設(shè)備，為工廠車間環(huán)境（通常被稱為“過程側(cè)”）中的系統(tǒng)提供接口。它有 8 個非隔離數(shù)字輸入和 8 個非隔離的數(shù)字輸出通道。以太網(wǎng)端口能夠以 100Mbps 的速率傳輸數(shù)據(jù)。

該裝置為 DIN 導(dǎo)軌安裝，外形緊湊（尺 寸為 101mm x 128mm x 22.6mm），最大限度地減少了機(jī)柜空間。這些裝置可用 24V 電源供電，并安裝在等級為 IP20 的絕緣聚酰胺外殼中。它可用于控制風(fēng)扇、電磁閥、簧片開關(guān)、燈或電機(jī)。此外，該網(wǎng)關(guān)可以處理來自多個傳感器的數(shù)據(jù)。無需軟件就可以 從網(wǎng)絡(luò)瀏覽器訪問該裝置。由于它作為一個 COM 端口安裝在微軟 Windows PC 上，因此與舊設(shè)備型號完全向后兼容。具有短路和 ESD 保護(hù)功能和超溫停機(jī)。工作溫度范圍為 -30 至 80℃。

關(guān)鍵概念：

■ 工業(yè) 4.0 的實施可以改善工廠生產(chǎn)線，但網(wǎng)絡(luò)升級帶來的前期成本升高是一個障礙。

■ 如果公司不想更換大型工業(yè)設(shè)備，那就應(yīng)設(shè)法升級現(xiàn)有的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)。

審核編輯：劉清