教科书非常适合构建概念，并且可能会用大量您认为足够的信息轰炸您在现实世界中努力。然而，当你毕业并获得一份现场工作时，真相就会浮出水面。一些毕业生对现场学习内容和课堂教学内容的差异程度感到惊讶。 PID 控制系统 ，由于在现实世界中需要考虑的不准确性的数量，效果会被放大。一个人如何沿着 PID 学习曲线走下去，成为专家？即通过对PID控制进行现场测试和优化。 须知 考虑一个拥有乙烯生产区的化工厂，操作员努力维护一个 500 加仑的化学品罐，这是化学品生产线流程的一部分。 首先需要看到的是设定点信号，在这种情况下，它可能是来自电位计的 0-10VDC 信号，反映了罐中所需的化学物质水平。接

“融合”这个词在 21 世纪初开始在工业界站稳脚跟，当时有几种趋势随着经过时间考验的技术（例如 PLC 接管新的过程自动化市场）和更新的概念（例如基于 PC 的控制接管离散自动化）发生转变。曾经有一段时间，工业世界一直是黑白分明的，每个系统集成商和制造商都知道特定应用的特定技术。 然而，今天的情况要灰暗得多。 关于 PLC 与基于 PC 的控制的争论 继续，火热而沉重，反映了工业控制的世界有多么容易发生变化。这一切都在积极推动技术“融合”的概念，为物联网和工业4.0的前沿概念腾出空间 . 控制层 控制层受收敛影响主要有以下几个方面： 物理世界和数字世界的融合 制造、自动化技术和 IT 的

如果能可靠地监控和清晰显示能源使用情况，工厂内的能源效率可以显着提高。 人机界面或 HMI 可以帮助实现这一目标，因为它们可以与相关的 RTU 和控制器连接以提供全面的能源使用摘要，据此可以进行分析并采取行动。 测量 HMI可连接传感设备 将能量参数传回给它。电能表、电流传感器、电压传感器等设备可以直接连接到HMI，大大简化了网络。然后，HMI 可以处理传入的数据，实时显示并存储以供将来使用。 后者是通过外部数据库和历史学家完成的。大型组织在企业资源规划系统中维护所收集数据的副本并不少见。然后可以使用ERP系统对收集到的数据运行算法，并提出可以实现效率的路径。 监控 在收集和存储测量数据

近年来，随着发电的多样化，其管理和分析的复杂性增加。例如，一家大型电力公司的美国分公司在波特兰建立了一个国家控制中心，帮助客户认识到与天然气相关的风险以及拥有可持续电力的好处。该控制中心于 2001 年启用，管理着 20 个州的 3500 多兆瓦风电，并负责制定每年新增 1000 兆瓦可再生能源的战略。 控制中心的布局类似于 NASA 的任务控制室，系统分析可以俯瞰全国风力涡轮机的性能参数。此外，专家还监测天气状况，关闭特定的涡轮机 以防恶劣天气袭来。 HMI/SCADA是控制中心有效运行的关键之一 显示、控制、管理和分析从多个安装中收集的信息的软件。作为全国众多风电场的神经中枢，HMI/

嵌入式系统由广泛的定义组成。它被广泛理解为一个工程术语，因应用、用法和上下文而异。这些系统很可能包含通信、硬件、软件和控制回路的元素，例如闭环或开环模式。 当今的现代嵌入式系统 非常复杂，并提供一系列网络功能，使它们能够与本地或基于云的组件和系统进行通信。 嵌入式系统的类型 这种嵌入式系统有很多例子。事实上，工业世界充满了这些系统，并依赖它们进行许多不同的操作。 价值链： 这些嵌入式系统在各种工厂内部和周围运行，并且可以连接到供应链中的软件系统。 设施： 工厂内的各个部门都可以拥有嵌入式系统，在运营中如集成，以及工程设计和采购等各个部门的集成。 厂房： 工厂车间的多个部分（例如物流、工

制造商和机器制造商正面临对数字化解决方案不断增长的需求 随着越来越多的公司采用数字工作流程来实现更高的效率和生产数量。工业物联网是所有这些问题的完美解决方案，能够为公司提供更高的速度、灵活的运营和安全的环境。原始设备制造商和设计工程师面临着真正的挑战，因为他们现在必须克服技术障碍，并提出一个整合了每种技术的最佳集成解决方案。 柔性机器 数字化转型的关键要素之一是无需重新编程即可提供功能的自动化组件。这是正确利用 IIoT 优势的关键先决条件，因为更大的灵活性将导致制造商的敏捷性。 解决方案中模块化组件的结合和子系统的包含可以导致可重用性和提高效率。它还使工程师从耗时的维护活动中解放出来。

工业设备制造商是特定类型的工业设备的设计者和开发者 不需要太多定制，例如塑料成型设备和包装机械。这些系统的设计方式通常使它们在生产建立后对定制非常不灵活。按照他们的原则，IEM 也没有配备机械和控制工程师。 IEM 通常由在其专业领域拥有大量知识的人发起。这是开发创新设备的主要原因。然而，大多数 IEM 是由比控制专家更接近机械设计师的人开始的，后者被认为是设计过程的次要部分。 IEM 设备中的面板内部就是一个很好的例子。 panel-builder 的一些细节 可能会注意到 IEM 的设备有： 没有接线端子 电线的延展性 缺少正确的电线标签拓扑 这些细节是 IEM 设备的一部分，

停机时间、质量控制和性能效率是制造商在生产线中最关心的一些问题.再加上恶劣和多变的工作环境，让保持最佳状态的挑战变得更加困难。 变频驱动器 已经确立了自己作为控制电机速度和确保生产灵活性的可靠方式。 VFD 提供的三大优势包括： 改进的过程控制： 随着负载的变化，VFD 允许工程师快速调整逆变器电机速度。使用伏特/赫兹控制的速度调节通常为 +/- 2%，而使用闭环矢量控制则降至 0.1%。 节能： 对于满负荷运行的电机，总是存在电能浪费的迫在眉睫的威胁，从而转化为更高的成本。 VFD 允许电机速度与负载要求相匹配，从而消除与机械调节相关的浪费。 减少磨损： 即使负载需要较低的 RPM，也有

工程师和技术人员在配置和接线时会遇到很多困难 他们的控制面板外壳，即使按照随附的说明进行操作也是如此。通常，面板必须容纳不断增加的设备阵列，从而为扩展空间 (I/O) 等不确定性提供回旋余地。那么如何才能在面板中留下最小的空间，同时以最好的方式满足未来的需求，同时又不会遇到过热的麻烦呢？ 从被控制的过程开始。通过这样做，人们可以更准确地了解未来需要多少空间。如果该过程没有扩展空间，那么您可能不需要机柜中的任何额外空间。但是，如果工程师不确定，那么一个好的经验法则是从 20% 开始。 配电部分附近应该有空间，至少可以容纳额外的电源和 20% 以上的控制熔断器或断路器。 某些线槽应该有大约

传感和控制技术的稳步发展使工程师能够在上积累和显示更多信息人机界面 .多年来，设计人员一直使用指示灯来提醒操作员和颜色编码的 LED 指示重要资产的状态。 在日常操作中，操作人员很少使用人机界面上显示的所有信息，而大多使用 1-2 个状态屏幕来监控主要参数。此外，通常 HMI 被放置在安全的位置或房间内，远离危险，引发最小的安全问题。但是，如果需要将 HMI 以及一系列支持电气设备放置在危险位置，则情况会发生变化。 这个概念并不新鲜，已经存在了几十年。 HMI 制造商通过提供其产品的防危险版本来解决这个问题，通常在其销售手册或网站中列出。当涉及不同制造商的产品（例如 HMI、控制器和通

开源库已经在整个技术领域大受欢迎，当然在工业自动化之外。开源代码从一开始就是计算的基本支柱，从 Linux、mySQL、PHP 等软件的成功中可以看出。据悉，微软斥资 75 亿美元收购在线开源编码平台 GitHub。 然而，无论出于何种原因，在工业控制方面，开源开发总是被边缘化。对于每个最终用户，OEM 和 SI 已经创建了自己的定制代码库，并努力维护这个系统。结果，许多公司甚至在不知不觉中重新发明轮子！ 自动化、工程和软件开发公司 DMC 面临着类似的问题。他们拥有开发自己的代码并将库保留在内部以保持竞争优势的悠久传统。西门子与该公司接洽，希望为阀门、电机和联锁装置等常见工业对象创建库

工业物联网和工业4.0实施的迅猛发展势头 近年来的增长已经引起了网络攻击的威胁增加。信息技术和运营技术之间存在真空，需要通过安全机制和最佳实践来填补，以确保资产免受恶意攻击。 工程师与频谱的运营方息息相关，专注于无缝生产和自动化技术。他们的主要目标是确保生产，停产可能会影响利润并产生其他不利影响。另一方面，信息技术不关心生产目标，而是关心网络、数据安全和防火墙。 以前，生产资产没有连接到互联网，因此无需加强安全性。然而，今天的工厂融合了业务、运营和商业的所有方面。勒索软件攻击是工业 4.0 实施的最大威胁之一，从本质上锁定了生产力并给受影响的公司造成了经济损失。 这些攻击的空间因工业部

本质上是集成的过程往往会产生与输入值的总和成正比的输出已经随着时间的推移而积累。如果输入变为负值，则该过程将导致其幅度成比例减小，从而降低输出。例如，对于水箱，输入是流入的液体量，而输出是水箱保持的水位。只要输入保持正值，水位就会继续上升，但当输入变为负值（流出多于流入）时，输出水位就会下降。 现在让我们考虑伺服电机的操作。电机两端的输入电压决定了它的扭矩，然后加速负载。只要输入电压不为零并且负载的位置取决于累积的旋转，旋转就是连续的。如果输入电压变为负值，轴开始向后转动，输出位置减小。水箱和伺服电机的行为相似，只要输入为非负值，两个实体都会保持其输出水平。 所有集成过程都以这种方式运行。

制造商以结构化和非结构化格式处理不断增加的信息堆栈。用于存储这些信息的数据库并不总是相互关联的，这会显着降低业务价值和客户期望。为了实现创新、定制和高效生产，必须对孤立的信息进行整体分析。 工业 4.0 通过物联网、云计算和大数据等技术承诺这一点，但一系列挑战阻碍了其在制造业中的实施。 意识 工业 4.0 无疑是世界各个研究领域的热门话题。尽管如此，仍有一些制造商没有意识到工业 4.0 所提供的可能性。即使他们知道这个想法及其产品，他们也会对其成本、复杂性和风险保持警惕。 人 工业 4.0 将以前所未有的方式颠覆当前的商业模式、流程和实践。互联产品和服务将成为一种规范，并改变员工的工

因此，您的任务是为您的办公室寻找全面的电话会议解决方案。您联系不同的供应商，最终有多种选择可供选择。其中一些涉及购买单独的组件，例如摄像头、麦克风等并自行集成，而另一些则允许您购买一体化解决方案，您可以忘记设备的不兼容性。你选哪一个？ 当然，每个选项都有自己的优点和缺点。单个组件的价格可能更便宜，并允许未来升级，而集成解决方案可能会降低复杂性。 以类似的方式，如果您正在开发需要使用 PLC 和 HMI 的应用程序，您将面临类似的选项堆栈。传统上，控制器和接口一直是独立的实体，但随着时间的流逝和摩尔定律的全面展开，处理能力的提高和成本的降低使得集成 PLC/HMI 解决方案变得更加可行。

线性运动是指沿直线移动物体，通常以编程的速度和特定的位置。工业中最常见的直线运动装置之一是简单的气缸。该装置利用气缸内的空气压力和流动来产生直线运动。 只要环境中的物理参数不变，圆柱体使物体移动的速度就保持不变。工作温度、压力和动态摩擦系数会极大地影响气缸的性能和被控制的过程。 对高度自主和敏感的机械的需求需要精确的速度和位置控制，对于这些来说，气缸可能不是最佳选择，因为它在运动长度内注入了硬停止。一个更好的解决方案是具有进给螺杆组件的设备，该组件施加运动所需的线性力以及用于保持运动线的 1-2 个轴承。 直线运动控制系统 其核心可能有一个机械系统，但对于他们来说，拥有一个用于处理运

案例：一家大型石油和天然气公司开始对其管道网络进行例行检查，使用相同的物理设备，即“猪”。不是将原始数据发送给人类分析师并等待分析，而是将其发送到机器学习解决方案。结果是在工作人员开始时就发现了一个部分的严重故障。喷砂程序。由于及时识别，该公司至少节省了 1000 万美元，这将是该路段穿过杏仁林时的损坏成本。 这些只是一项研究的结果。让我们通过考虑贯穿北美的 270 万英里管道来提高这一点。已发现近 2/3 的美国人居住在距离管道 600 英尺的范围内。在大多数情况下，当发生故障时，地方当局会争先恐后地寻求帮助，因为他们的地图只能保持高达 500 英尺的精度。管道和危险材料安全管理局 (PH

春天终于到了，阳光明媚，鸟儿在筑巢，鲜花开始绽放——哦，你的控制面板很脏。您可能已经知道为什么要进行预防性维护 像清洁面板一样简单很重要，但以防万一您需要激发动力，让我们回顾一下事实。 过滤器 在检查维护清单时，不要跳过过滤器。如果您的电气控制面板带有过滤器，请阅读建议的更换频率，如果过滤器被忽略，请立即更换。 有几种过滤器选项可以使维护和清洁更容易。在特别多尘或肮脏的环境中，寻找带有位于外壳外部的过滤器的控制面板。这样可以将污染物捕获到离您的设备更远的地方，同时也提供了方便的访问。 当需要更换过滤器时，选择价格合理且易于使用的过滤器也很有价值。考虑在库存中保留一些过滤器，以使维护尽

外面是美好的一天。但是太阳在头顶上很高，温度正在穿过屋顶。随着空调努力跟上，所有的机器、驱动器、面板都在运行，并在完成它们的工作。然后，突然之间，一切都关闭了。经过调查，您发现您的一个驱动器过热并短路了整个区域。变频驱动器 (VFD) 或交流驱动器的散热 是一件容易被忽视的事情，但可能会导致毁灭性的停机。以下是一些提示，说明在计算保持驱动器外壳的冷却程度时应注意的事项。 计算散热 首先，让我们看看如何计算驱动器外壳内部的散热量 .热量分布的主要因素是外壳的物理尺寸。盒子的体积越大，温度上升的越慢。 要确定温度可能升高多少，您需要两个值：表面积和组件中损失的功率，因为​​大部分损失的能量

T 1970 年代看到了PLC 或可编程逻辑控制器 ，这将永远改变工业环境中实现自动化的方式。以粗犷着称 d 设计和可扩展的实施，PLC 已被所有主要制造商采用，至今已成为工业自动化的标准。 Allen-Bradley、欧姆龙、西门子、AEG等成为PLC的领导者 很快，控制器就具备了计算机的处理能力，同时还能承受恶劣的工业条件。 直到 1990 年代，人们才重新开始对个人电脑产生兴趣。主要原因是处理器速度的提高、尺寸的减小和成本的下降趋势。由于他们对包括 PLC 在内的其他机器提供的监督控制水平，各行业也开始将 PC 整合到他们的工厂中。 然而，今天 PLC 和 PC 都开发了类似的功