工业自动化4.0：解锁效率与创新新纪元

美国制造业回流前景向好，您是否兴奋？我们也看好，但您注意到变化了吗？制造业已变。新技术术语层出：工业4.0、机器人、协作机器人、物联网（IoT）。

美国因离岸外包边缘化时，他国推进自动化技术捕获最大效率。美国制造商需迎头赶上，持续增长并加速回流机遇。

欲具全球竞争力、迈向高效自动化设备系统，至少需了解当今工业自动化基础。理解选项、术语、组件，便于制定初步规划预算，与团队和自动化方案专家深度探讨。

助您跟上连接时代工厂自动化步伐，这里有基础概览。

目录

什么是工业自动化？

工业自动化类型

工业自动化如何实现？

制造生产与工业自动化系统

美国制造商为何必须自动化

工业4.0时代的自动化

达成工业自动化方案

什么是工业自动化？

您寻求制造效率并不孤单。自第一次工业革命前，行业领袖就创造专用机械，生产更快更精准。历史上设计为最少人工干预独立运行，今工业自动化系统在工业控制系统和网络连接辅助下可通信协同工作。

机加工、制造、包装、装配环节均可见工业自动化设备。按自动化原则标准，自动化机械按最高效流程配置，推动零部件阶段流转。

工业自动化类型

制造商自动化耐力/精度要求高、枯燥重复、低创造性/专业技能岗位。机器人成本下降、人工成本上升推动美自动化。预未来五年机器人价格跌超65%，自动化将稳步上升。未建数据通信基建可能是最大挑战。趋势工厂自动化依赖机器网络通信按时执行任务。

常见工厂自动化类型？

• 简单工装
• 装配
• 检测
• 物料搬运

工业自动化如何实现？

工业控制系统是自动化机器独立运动的机制（大脑）。这是实现工业过程自动化的技术。控制系统核心为控制回路。范围从最简单的离散控制器，到管理企业所有制造层级和地理位置的复杂SCADA系统。

工业控制系统类型：

• SCADA系统——控制监控工厂过程的计算机系统
• 比例积分微分控制器（PID）——基于设定值和测量值控制系统
• 可编程逻辑控制器（PLC）——易编程、坚固耐用的工业计算机，单微处理器用逻辑控制工厂电机等机械
• 可编程自动化控制器（PAC）——类似PLC但含多处理器，具多任务能力
• 分布式控制系统（DCS）——多处理器控制系统多节点，高级能力含多I/O点
• 人机界面（HMI）——与机器交互、快速查看机器过程状态
• 离散控制器——简单开关控制，如定时器、计数器、恒温器

工业自动化工作原理：

阶段1 - 工业控制系统（上述）协同驱动控制器工作。

• 变频驱动器（VFD）——交流电机控制器，用频率电压控制电机转速扭矩
• 步进驱动器——脉冲相位电流控制步进电机的驱动电路
• 模拟伺服——通过开关电压信号或脉冲控制伺服电机转速
• 数字伺服——类似模拟伺服，但脉冲率高得多

阶段2 - 驱动控制器指挥执行器赋予运动。

常见执行器类型：

• 液压执行器——流体压力推动活塞穿管建立扭矩
• 气动执行器——气体压力控制转速扭矩
• 电动执行器（交流、直流、直线、伺服、步进）——电机驱动，电能转机械扭矩
• 机械执行器——简单机构将旋转运动转线性运动

工业自动化连续过程：

• 反馈传感器（编码器或解析器）从负载采集数据回传控制器。
• 现场总线和以太网连接支持基础现场设备间信息交换，可上传至企业级。
• 自动控制协同轴承、齿轮箱、丝杠、车轮、车轴、凸轮、连杆等机械装置。

• 除机电和机械装置，工业机械也用流体动力装置。机电法无法提供实用方案时引入流体动力。流体动力通常由电子驱动、传感器和阀门控制。

流体动力技术

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