了解工业 4.0 中的工业自动化
您对美国制造业的未来因回流而变得更加光明感到兴奋吗？我们认为它也很棒，但你有没有注意到一些不同的东西？制造业发生了变化。有新技术和术语，例如工业 4.0、机器人、协作机器人和物联网 (IoT)。
虽然美国因离岸外包而被边缘化，但其他国家正在推进自动化技术以实现最大效率。美国制造商需要迎头赶上，才能继续增长并加快回流机会。
如果您想获得全球竞争力并转向更高效的自动化设备或系统，您至少需要对当今的工业自动化有基本的了解。了解选项、术语和组件将更容易创建初始计划和预算，可以与团队成员和自动化解决方案专家进行更详细的讨论。
为了让您快速了解，以下是互联时代工业工厂自动化的基本概述。
目录
什么是工业自动化？
工业自动化的类型
工业自动化是如何实现的？
制造生产和工业自动化系统
为什么美国制造商需要自动化
工业 4.0 中的自动化
达成工业自动化解决方案
什么是工业自动化？
在寻求制造效率的过程中，您并不孤单。自第一次工业革命之前以来，行业领导者已经创造出比使用手动工具的人更快、更精确地生产的专用机械。历史上，工业自动化系统的设计目的是在最少人为干预的情况下独立运行，如今的工业自动化系统可以在工业控制系统和网络连接的帮助下进行通信和同步工作。
您将找到工业自动化设备的示例，其中产品或组件被加工、制造、包装和/或组装。借助自动化原理和标准，您可以期望将自动化机械置于最有效地将组件从一个阶段移动到下一个阶段的系统配置中。
工业自动化的类型
制造商正在自动化需要耐力或精确度的工作，或者那些无聊、重复和/或需要很少创造力或专业人才的工作。机器人成本的下降和劳动力成本的增加正在鼓励美国的自动化。随着机器人价格预计在未来五年内下降 65% 以上，自动化预计将稳步上升。如果您还没有这样做，那么投资数据通信基础设施可能是您面临的最大挑战之一。趋势性的工厂自动化依赖于机器网络按计划进行通信和执行任务的能力。
工厂自动化的常见类型有哪些？
- 简单的工具
- 组装
- 检查
- 材料处理
工业自动化是如何实现的？
工业控制系统是自动化机器独立性和运动背后的机制（或大脑）。这是允许工业过程自动化的技术。控制系统的主要组成部分是控制回路。控制系统的示例范围从最简单的离散控制器到管理企业制造流程和地理位置各个层面的复杂 SCADA 系统。
工控系统类型：
- SCADA 系统 - 一种控制和监控工厂流程的计算机系统
- 比例积分微分控制器 (PID) - 根据设定点和测量值控制系统
- 可编程逻辑控制器 (PLC) - 一种易于编程、坚固耐用的工业计算机，带有一个微处理器，用于在出厂设置中使用逻辑控制电机和其他机械
- 可编程自动化控制器 (PAC) - 类似于 PLC，但包含多处理器并能够执行多任务
- 分布式控制系统 (DCS) - 通过具有高级功能（包括许多 I/O 点）的多处理器控制系统中的多个节点
- 人机界面 (HMI) - 允许您与机器交互并快速查看机器进程的状态
- 离散控制器 - 简单的开关控制，例如定时器、计数器和恒温器
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PLC |
人机界面 | 计数器 |
工业自动化的工作原理：
第 1 阶段 - 工业控制系统（如上所列）与驱动控制器一起工作。
常见的驱动控制器包括：- 变频驱动——一种交流电机控制器，使用频率和电压来控制电机的速度和扭矩
- 步进驱动器 - 一种驱动器电路，通过脉冲和相位传递电流来控制步进电机
- 模拟伺服 - 该设备通过开关电压信号或脉冲控制伺服电机的速度
- 数字伺服 - 类似于模拟伺服，但能够提供更高的每秒脉冲率
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第 2 阶段 - 驱动控制器控制执行器，从而产生运动 .
常见的执行器类型包括：
- 液压执行器 - 流体压力使活塞通过管子以产生扭矩
- 气动执行器 - 空气或气压用于控制速度和扭矩
- 电动执行器（交流、直流、线性、伺服、步进） - 由电机驱动，电能转换为机械扭矩
- 机械执行器 - 使用简单的机构，旋转运动用于产生线性运动
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气动执行器 |
工业自动化连续流程：
- 反馈传感器（编码器或解析器）从负载收集数据并将其发送回控制器。
- 现场总线和以太网连接支持基本现场设备之间的信息交换，并且可以传输到企业级。
- 与自动化控制配合使用的是机械设备，包括轴承、齿轮箱、螺钉、车轮、车轴、凸轮和连杆。
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现场总线系统 |
直线轴承和导轨 |
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除了机电和机械设备外，流体动力机械设备也用于工业机械。当机电方法无法提供切实可行的解决方案时，就会引入流体动力。流体动力通常由电子设备驱动并由传感器和阀门控制。
流体动力技术
工业技术