借助科技推动工厂自动化快速发展

随着科技的快速发展，以及工业4.0概念的兴起，工厂自动化也成为当前正在快速发展中的热门领域。本文将为您介绍当前几种推动工厂自动化发展的技术与解决方案，加快您对相关市场与应用的理解。

IO-Link可优化复杂的工业流程

首先为您介绍串联工厂自动化设备的关键技术—IO-Link，IO-Link是一种独立于工厂自动化现场总线的通信标准，专用于连接智能传感器和执行器到自动化设备的通信系统，采用IEC 61131-9标准中用于小型传感器和执行器的单点数字通信接口（Single-drop digital communication interface, SDCI），来规范包括电气的连接方式以及数字通信协议，智能传感器及执行器可以依此和自动化系统进行互动。

在工厂自动应用中，只要通过专用接口或网桥，便可以轻松地与工厂自动化系统中常用的通信协议进行集成，这是扩展现有网络以连接远程传感器和执行器的简单解决方案。这种架构可便于开发人员充分利用工业4.0或工业物联网（IIoT）的概念，使每个传感器和关联的数据点，均可用于实时控制和优化最复杂的工业流程。

为协助建立IO-Link网络平台，意法半导体（STMicroelectronics）提供收发器、保护IC以及STM8（8位）和STM32（32位）微控制器，可以最小的尺寸来实现支持IO Link的传感器和执行器的串联。其中L6364便是一款用于工业传感器应用的双通道收发器，它被设计为支持IO-Link标准，并充当具有传感器或执行器功能的微控制器与24 V电源和信号电缆之间的桥梁。

在正常操作下，L6364由微控制器在启动时通过SPI接口进行配置。通常，L6364会作为单输入输出的IO-Link设备运行，以驱动由微控制器配置的输出线。如果设备连接到IO-Link主设备，则主设备可以启动通信并与微控制器交换数据，而L6364则充当通信的物理层。

多种IO-Link设备简化布建过程

Omron也针对工厂自动化的IO-Link标准，推出相关的解决方案，包括色标检测器、光电传感器、IO-Link主设备和接近传感器。通过IO-Link连接传感器和控制器，就可以看到用于稳定传感器操作的所有必要信息，例如入射光水平等信息。通过在传感器级别进行监视和错误检测，便可以减少停机时间，有助于预测性维护并减少调试时间。

Omron的E3S-DC-IL是一款高信噪比的色标检测器，可以通过IO-Link进行通信，以提供实时输出监视，并实现远程配置更改。E3S-DC-IL采用窄光束和大透镜，可用于稳定检测倾斜各种角度的工件，高效的光学技术可提供高功率，即使是细微的色差也能进行稳定的检测，具备高亮度RGB LED光源，可提高光强度，处理有光泽的工件，并可彻底降低噪声，高动态范围涵盖了从黑色到镜面的所有物件，兼容于物联网，也提供支持IO-Link的型号，通过高速IO-Link通信将RGB信息发送到主设备，并设置了最佳阈值以减少错误检测。

支持IO-Link的E3Z传感器使用户可以轻松进行配置和故障排除，E3Z-IL传感器使用户可以设置光或输出的不稳定性检测。IO-Link使传感器级别的信息可见，可以减少停机时间，实时通知传感器中发生故障的零件和变化的条件，可以减少突发故障的频率，入射光水平监控器可以避免产生错误检测，以提高转换效率，可批量检查个别的传感器ID，大大减少调试时间，并提供三种类型的感应方法和三种类型的连接方法。

NX I/O系统则提供了多种I/O设备，它的超快内部总线系统与EtherCAT网络的分布式时钟同步，由此产生系统范围内的确定性I/O操作，使机器制造商可以提高机器的生产率和输出质量。EtherNet/IP总线耦合器则可用于异步使用，例如与CJ系列PLC一起使用。

GX系列的IO-Link主设备单元，可使传感器级别通信可见，因此可以减少机器停机时间，当检测到异常时，恢复时间最短，可进行状态监控以进行预测性维护，具备唯一的个别识别号，可以减少维护工时，且是不须使用螺丝接线端子的主设备单元，具备IP67防护等级，适用于潮湿和多尘的环境，一台IO-Link主设备单元最多可以连接8个光电和接近传感器。

E2E DC 3 线接近传感器

Omron推出标准的E2E DC 3线接近传感器，具有IO-Link的附加功能，支持实时状态监控和远程传感器配置，可通知您物体太远或太近，提高转换效率，并可用于检测暗色金属。此外，E2EQ-IL电感式接近传感器则具有耐渣涂层，可防止积渣的形成，从而避免输出变化，并结合IO-Link来启用传感器电平数据。E2EQ-IL是可以在焊接飞溅环境中使用的接近传感器，具有与E2E DC近似的功能特性，但具有氟树脂涂层，拥有出色的抗飞溅性。

振动传感器便于进行预测性维护

在自动化程度不断提高的推动下，对大批量、小型系统（例如机床主轴、传送带、分拣台或机床）的需求不断增长，这些系统需要更好的预测性维护，减少机器停机时间是至关重要的考虑因素。以往加速度计（振动传感器）主要用于重型高端机械（例如风车、工业泵、压缩机和HVAC系统）的状态监测。但是，在数字产业转型的推动下，对大量和小型机械的需求不断增长，便可运用不同的加速度计技术，来进行工业状况监测。

由TE推出的压电振动传感器，包含压晶体管，在机器受到外部激励（如机械振动）产生压力时，会自动生成信号。大多数压电传感器是基于锆钛酸铅陶瓷（PZT），将其极化以对齐偶极子，使其产生压晶体管。PZT晶体具有宽温度范围、宽动态范围和宽带宽（可用于> 20kHz），是状态监测应用的理想之选。

TE还推出可变电容振动传感器，可从两个平行电容器板之间移动的振动质量的电容变化中得出加速度测量值。电容的变化与施加的加速度成正比，可变电容加速度计需要将IC紧密耦合到传感组件，以将很小的电容变化转换为电压输出，这种转换过程通常会导致较差的信噪比和有限的动态范围。可变电容传感器通常由硅片制成，并制成微型MEMS（微机电系统）芯片。

结语

通过采用支持IO-Link标准的设备，可以优化复杂的工业流程，简化工厂自动化系统的布建难度，并通采用振动传感器进行预测性维护，减少机器的停机时间，这对工厂自动化的发展至关重要，只要能够善用科技来解决工厂自动化所面临的难题，工业4.0的推动将更能带来实质的效益。