什么是工業(yè)4.0？連接器在IIoT、智能工廠的作用

工業(yè) 4.0、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、IIoT、智能工廠。這些不僅僅是流行語(yǔ)；它們是改變制造業(yè)的一代定義趨勢(shì)。

連接器在實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化的未來(lái)方面發(fā)揮著重要作用。這就提出了一個(gè)問(wèn)題：?jiǎn)蝹€(gè)組件如何在革新整個(gè)制造過(guò)程中發(fā)揮如此巨大的作用？連接器不僅僅是工業(yè) 4.0 中的一個(gè)組件，還是實(shí)現(xiàn)其潛力的基本構(gòu)件。

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首先，什么是工業(yè)4.0？

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“工業(yè) 4.0”一詞充滿了希望：無(wú)與倫比的運(yùn)營(yíng)效率、總體生產(chǎn)透明度、預(yù)測(cè)性維護(hù)模型的實(shí)施等等。然而，這些承諾通常作為結(jié)果呈現(xiàn)，而沒(méi)有具體描述如何實(shí)現(xiàn)它。

工業(yè) 4.0 是指植入制造過(guò)程的特定技術(shù)。2016 年，電氣和電子工程師協(xié)會(huì) (IEEE) 為工業(yè) 4.0 定義了四個(gè)關(guān)鍵主題：

機(jī)器、設(shè)備、人和傳感器相互通信的能力。

信息透明。操作員能夠訪問(wèn)和利用在制造過(guò)程的所有部分收集的信息，以確定可以提高效率的地方。

技術(shù)協(xié)助：技術(shù)協(xié)助人們做出決策或執(zhí)行不安全任務(wù)的能力。

分散決策：網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)自主執(zhí)行任務(wù)并自行做出決策的能力。

互連：以太網(wǎng)連接可實(shí)現(xiàn)

從傳感器到云端的無(wú)縫通信

工業(yè) 4.0 適用于所有設(shè)備、傳感器和機(jī)器，其中一個(gè)關(guān)鍵方面是它們之間的通信。機(jī)器已經(jīng)使用數(shù)據(jù)幾十年了；但是，數(shù)據(jù)被鎖定在單個(gè)機(jī)器或設(shè)備級(jí)別。數(shù)據(jù)未被收集、整理或用于決策。工業(yè) 4.0 顛覆了這種眾所周知的做法，并允許使用所有數(shù)據(jù)來(lái)構(gòu)建系統(tǒng)或機(jī)器的完整畫面。

以前，數(shù)據(jù)對(duì)于“即時(shí)”功能很重要。從某種意義上說(shuō)，使用不同數(shù)據(jù)協(xié)議的設(shè)備不會(huì)說(shuō)同一種語(yǔ)言。翻譯和收集數(shù)據(jù)的成本很高，而存儲(chǔ)數(shù)據(jù)更是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。因此，數(shù)據(jù)存在于孤島中。

云在不干擾本地服務(wù)器和進(jìn)程的情況下，可以存儲(chǔ)和處理大量數(shù)據(jù)，從而改變了游戲規(guī)則。以可承受的價(jià)格將數(shù)據(jù)保存在專用服務(wù)器中的能力使公司可以實(shí)際保留和使用其機(jī)器生成的數(shù)據(jù)。

因此，公司開始重新考慮他們的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)。舊的串行總線協(xié)議開始流行，取而代之的是已經(jīng)在云網(wǎng)絡(luò)中廣泛使用的以太網(wǎng)。這樣做的原因是串行總線協(xié)議最終需要轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)。此外，他們高度專業(yè)化，需要多年的經(jīng)驗(yàn)和培訓(xùn)才能正確實(shí)施和支持。在過(guò)去的幾年中，以太網(wǎng)連接器已經(jīng)從四線到八線以太網(wǎng)連接器的小型化版本發(fā)展為單對(duì)以太網(wǎng) (SPE)，它通過(guò)兩條雙絞線傳輸以太網(wǎng)，從而降低了重量和銅成本。對(duì)于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)設(shè)備，SPE 都是經(jīng)濟(jì)上可行的選擇。

更小的連接器可在不增加

設(shè)備尺寸的情況下實(shí)現(xiàn)信息透明

設(shè)備變得越來(lái)越小。這適用于手機(jī)和其他消費(fèi)電子產(chǎn)品，也適用于人們?cè)跈C(jī)器上為機(jī)器人編程時(shí)使用的人機(jī)界面 (HMI)。設(shè)備內(nèi)部的組件通常會(huì)限制設(shè)備的尺寸。例如，許多手機(jī)取消了 3.5 毫米耳機(jī)插孔，因?yàn)槌藷o(wú)線耳塞的普及之外，這個(gè)連接點(diǎn)是限制手機(jī)纖薄程度的一個(gè)因素。

在工業(yè) 4.0 網(wǎng)絡(luò)中，每臺(tái)設(shè)備都需要生成數(shù)據(jù)、提供更多功能并連接到運(yùn)營(yíng)中心。這意味著越來(lái)越小的設(shè)備上的組件數(shù)量正在增加。因此，組件必須變得更小。因此，對(duì)混合連接器和更小連接器的需求增加了。

工業(yè)連接器制造商減小連接器尺寸的方法各不相同，但可能包括移除內(nèi)部鎖定機(jī)構(gòu)或推片的閂鎖、減小連接器的整體輪廓、減少連接點(diǎn)之間所需的空間，或者將磁性等功能直接組合到連接器中。所有這些設(shè)計(jì)選擇都可以讓設(shè)備設(shè)計(jì)人員完成看似不可能的事情——在增加功能的同時(shí)減小尺寸。

技術(shù)援助：連接器使協(xié)作機(jī)器人

能夠與人類一起工作

協(xié)作機(jī)器人或協(xié)作機(jī)器人曾經(jīng)是科幻小說(shuō)中的事物。雖然有用的家庭機(jī)器人管家還需要幾年時(shí)間，但制造工廠的工人可能會(huì)發(fā)現(xiàn)自己與小型協(xié)作機(jī)器人一起工作。

過(guò)去，機(jī)器人往往固定在原地。硬連線機(jī)器人而不是使用連接器適用于機(jī)器人在其生命周期內(nèi)重復(fù)執(zhí)行相同功能的某些應(yīng)用?，F(xiàn)在，協(xié)作機(jī)器人的設(shè)計(jì)考慮到了靈活性，無(wú)論是在它們執(zhí)行的任務(wù)上還是在它們?cè)谏a(chǎn)車間的位置上。連接器讓機(jī)器人可以快速移動(dòng)，而不需要依賴熟練工人。

去中心化決策：連接器

使去中心化系統(tǒng)成為可能

在設(shè)計(jì)生產(chǎn)車間時(shí)，分散式系統(tǒng)已成為首選結(jié)構(gòu)。這些系統(tǒng)與舊的集中式系統(tǒng)形成對(duì)比，在舊式集中式系統(tǒng)中，所有機(jī)器和設(shè)備都連接到一個(gè)控制面板和一個(gè)房間。通過(guò)允許在應(yīng)用程序站點(diǎn)（或邊緣）進(jìn)行決策，分散式系統(tǒng)的效率要高得多。通過(guò)將控件放在應(yīng)用程序附近，系統(tǒng)的各個(gè)部分可以獨(dú)立運(yùn)行。當(dāng)需要靈活性時(shí)，這一點(diǎn)非常重要。

更改集中式系統(tǒng)既費(fèi)時(shí)又昂貴，因?yàn)樗羞B接和電纜都必須拉出并重新布線到新位置。同樣，更改集中式系統(tǒng)通常需要進(jìn)行故障排除，以確保新流程不會(huì)干擾舊流程。分散式系統(tǒng)彼此獨(dú)立運(yùn)行，因此可以輕松進(jìn)行更改，而不會(huì)危及系統(tǒng)的其余部分。

在去中心化系統(tǒng)中，硬連線不是一個(gè)可行的選擇。在現(xiàn)代生產(chǎn)車間，改變布局甚至更換機(jī)器的部件是一種常見(jiàn)的做法。連接器使工人無(wú)需專門工具即可輕松快速地完成這些調(diào)整，從而避免代價(jià)高昂的停機(jī)時(shí)間。最高效的連接器是模塊化連接器，它允許將多個(gè)連接點(diǎn)組合到一個(gè)外殼中。下一級(jí)連接器模塊化允許定制模塊本身，確保盡可能高效地使用所有空間。

連通性是工業(yè) 4.0 的一個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域，在設(shè)計(jì)現(xiàn)代制造設(shè)備中使用的機(jī)器、設(shè)備或傳感器時(shí)，連接器不再是可選的。設(shè)計(jì)精良的連接器可節(jié)省空間并采用模塊化設(shè)計(jì)，可幫助制造商在使用可靠、經(jīng)過(guò)時(shí)間考驗(yàn)的技術(shù)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)工業(yè) 4.0 的承諾。

編輯：黃飛