你要知道自動化工廠里十大不可或缺的工控產(chǎn)品
在自動化工廠中有一些需要用到的工控產(chǎn)品，它們是自動化工廠的重要組成部分，各自承擔了重要的作用，有的可能看起來不顯眼，卻不可或缺。自動化工廠里有十大不可或缺的工控產(chǎn)品。
1.控制器——自動化工廠的大腦
控制器(英文名稱：controller)是指按照預定順序改變主電路或控制電路的接線和改變電路中電阻值來控制電動機的啟動、調速、制動和反向的主令裝置。由程序計數(shù)器、指令寄存器、指令譯碼器、時序產(chǎn)生器和操作控制器組成，它是發(fā)布命令的“決策機構”，即完成協(xié)調和指揮整個計算機系統(tǒng)的操作。
自動化工廠中常用的控制器有PLC、工控機等。
可編程邏輯控制器(ProgrammableLogicController，PLC)，它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。工控機(IndustrialPersonalComputer，IPC)即工業(yè)控制計算機，是一種采用總線結構，對生產(chǎn)過程及機電設備、工藝裝備進行檢測與控制的工具總稱。工控機具有重要的計算機屬性和特征，如具有計算機CPU、硬盤、內存、外設及接口，并有操作系統(tǒng)、控制網(wǎng)絡和協(xié)議、計算能力、友好的人機界面。工控行業(yè)的產(chǎn)品和技術非常特殊，屬于中間產(chǎn)品，是為其他各行業(yè)提供可靠、嵌入式、智能化的工業(yè)計算機。
2.機器人——自動化工廠的堅定執(zhí)行者
機器人(Robot)是自動執(zhí)行工作的機器裝置。它既可以接受人類指揮，又可以運行預先編排的程序，也可以根據(jù)以人工智能技術制定的原則綱領行動。它的任務是協(xié)助或取代人類工作的工作，例如生產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè)，或是危險的工作。機器人一般由執(zhí)行機構、驅動裝置、檢測裝置和控制系統(tǒng)和復雜機械等組成。
在工廠中一般應用的是工業(yè)機器人，工業(yè)機器人最顯著的特點有以下幾個：
(1)可編程。生產(chǎn)自動化的進一步發(fā)展是柔性啟動化。工業(yè)機器人可隨其工作環(huán)境變化的需要而再編程，因此它在小批量多品種具有均衡高效率的柔性制造過程中能發(fā)揮很好的功用，是柔性制造系統(tǒng)中的一個重要組成部分。
(2)擬人化。工業(yè)機器人在機械結構上有類似人的行走、腰轉、大臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有電腦。此外，智能化工業(yè)機器人還有許多類似人類的“生物傳感器”，如皮膚型接觸傳感器、力傳感器、負載傳感器、視覺傳感器、聲覺傳感器、語言功能等。傳感器提高了工業(yè)機器人對周圍環(huán)境的自適應能力。
(3)通用性。除了專門設計的專用的工業(yè)機器人外，一般工業(yè)機器人在執(zhí)行不同的作業(yè)任務時具有較好的通用性。比如，更換工業(yè)機器人手部末端操作器(手爪、工具等)便可執(zhí)行不同的作業(yè)任務。
(4)工業(yè)機器技術涉及的學科相當廣泛，歸納起來是機械學和微電子學的結合-機電一體化技術。第三代智能機器人不僅具有獲取外部環(huán)境信息的各種傳感器，而且還具有記憶能力、語言理解能力、圖像識別能力、推理判斷能力等人工智能，這些都是微電子技術的應用，特別是計算機技術的應用密切相關。因此，機器人技術的發(fā)展必將帶動其他技術的發(fā)展，機器人技術的發(fā)展和應用水平也可以驗證一個國家科學技術和工業(yè)技術的發(fā)展水平。
當今工業(yè)機器人技術正逐漸向著具有行走能力、具有多種感知能力、具有較強的對作業(yè)環(huán)境的自適應能力的方向發(fā)展。當前，對全球機器人技術的發(fā)展最有影響的國家是美國和日本。美國在工業(yè)機器人技術的綜合研究水平上仍處于領先地位，而日本生產(chǎn)的工業(yè)機器人在數(shù)量、種類方面則居世界首位。
(1)技術先進工業(yè)機器人集精密化、柔性化、智能化、軟件應用開發(fā)等先進制造技術于一體，通過對過程實施檢測、控制、優(yōu)化、調度、管理和決策，實現(xiàn)增加產(chǎn)量、提高質量、降低成本、減少資源消耗和環(huán)境污染，是工業(yè)自動化水平的最高體現(xiàn)。
(2)技術升級工業(yè)機器人與自動化成套裝備具備精細制造、精細加工以及柔性生產(chǎn)等技術特點，是繼動力機械、計算機之后，出現(xiàn)的全面延伸人的體力和智力的新一代生產(chǎn)工具，是實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)字化、自動化、網(wǎng)絡化以及智能化的重要手段。
(3)應用領域廣泛工業(yè)機器人與自動化成套裝備是生產(chǎn)過程的關鍵設備，可用于制造、安裝、檢測、物流等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，并廣泛應用于汽車整車及汽車零部件、工程機械、軌道交通、低壓電器、電力、IC裝備、軍工、煙草、金融、醫(yī)藥、冶金及印刷出版等眾多行業(yè)，應用領域非常廣泛。
(4)技術綜合性強工業(yè)機器人與自動化成套技術，集中并融合了多項學科，涉及多項技術領域，包括工業(yè)機器人控制技術、機器人動力學及仿真、機器人構建有限元分析、激光加工技術、模塊化程序設計、智能測量、建模加工一體化、工廠自動化以及精細物流等先進制造技術，技術綜合性強。
3.伺服電機——自動化工廠提供動力的肌肉
伺服電機(servomotor)是指在伺服系統(tǒng)中控制機械元件運轉的發(fā)動機，是一種補助馬達間接變速裝置。伺服電機可使控制速度，位置精度非常準確，可以將電壓信號轉化為轉矩和轉速以驅動控制對象。伺服電機轉子轉速受輸入信號控制，并能快速反應，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機電時間常數(shù)小、線性度高、始動電壓等特性，可把所收到的電信號轉換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動機兩大類，其主要特點是，當信號電壓為零時無自轉現(xiàn)象，轉速隨著轉矩的增加而勻速下降。
伺服系統(tǒng)(servomechanism)是使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(或給定值)的任意變化的自動控制系統(tǒng)。伺服主要靠脈沖來定位，基本上可以這樣理解，伺服電機接收到1個脈沖，就會旋轉1個脈沖對應的角度，從而實現(xiàn)位移，因為，伺服電機本身具備發(fā)出脈沖的功能，所以伺服電機每旋轉一個角度，都會發(fā)出對應數(shù)量的脈沖，這樣，和伺服電機接受的脈沖形成了呼應，或者叫閉環(huán)，如此一來，系統(tǒng)就會知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機，同時又收了多少脈沖回來，這樣，就能夠很精確的控制電機的轉動，從而實現(xiàn)精確的定位，可以達到0.001mm。直流伺服電機分為有刷和無刷電機。有刷電機成本低，結構簡單，啟動轉矩大，調速范圍寬，控制容易，需要維護，但維護不方便(換碳刷)，產(chǎn)生電磁干擾，對環(huán)境有要求。因此它可以用于對成本敏感的普通工業(yè)和民用場合。
無刷電機體積小，重量輕，出力大，響應快，速度高，慣量小，轉動平滑，力矩穩(wěn)定?？刂茝碗s，容易實現(xiàn)智能化，其電子換相方式靈活，可以方波換相或正弦波換相。電機免維護，效率很高，運行溫度低，電磁輻射很小，長壽命，可用于各種環(huán)境。
2、交流伺服電機也是無刷電機，分為同步和異步電機，目前運動控制中一般都用同步電機，它的功率范圍大，可以做到很大的功率。大慣量，最高轉動速度低，且隨著功率增大而快速降低。因而適合做低速平穩(wěn)運行的應用。
3、伺服電機內部的轉子是永磁鐵，驅動器控制的U/V/W三相電形成電磁場，轉子在此磁場的作用下轉動，同時電機自帶的編碼器反饋信號給驅動器，驅動器根據(jù)反饋值與目標值進行比較，調整轉子轉動的角度。伺服電機的精度決定于編碼器的精度(線數(shù))。
交流伺服電機和無刷直流伺服電機在功能上的區(qū)別：交流伺服要好一些，因為是正弦波控制，轉矩脈動小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比較簡單，便宜。
4.傳感器——自動化工廠感受外界信息的觸覺
傳感器(英文名稱：transducer/sensor)是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。
人們?yōu)榱藦耐饨绔@取信息，必須借助于感覺器官。
而單靠人們自身的感覺器官，在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律以及生產(chǎn)活動中它們的功能就遠遠不夠了。為適應這種情況，就需要傳感器。因此可以說，傳感器是人類五官的延長，又稱之為電五官。
新技術革命的到來，世界開始進入信息時代。在利用信息的過程中，首先要解決的就是要獲取準確可靠的信息，而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領域中信息的主要途徑與手段。
在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動化生產(chǎn)過程中，要用各種傳感器來監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程中的各個參數(shù)，使設備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài)，并使產(chǎn)品達到最好的質量。因此可以說，沒有眾多的優(yōu)良的傳感器，現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎。
在基礎學科研究中，傳感器更具有突出的地位。現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，進入了許多新領域：例如在宏觀上要觀察上千光年的茫茫宇宙，微觀上要觀察小到fm的粒子世界，縱向上要觀察長達數(shù)十萬年的天體演化，短到s的瞬間反應。此外，還出現(xiàn)了對深化物質認識、開拓新能源、新材料等具有重要作用的各種極端技術研究，如超高溫、超低溫、超高壓、超高真空、超強磁場、超弱磁場等等。顯然，要獲取大量人類感官無法直接獲取的信息，沒有相適應的傳感器是不可能的。許多基礎科學研究的障礙，首先就在于對象信息的獲取存在困難，而一些新機理和高靈敏度的檢測傳感器的出現(xiàn)，往往會導致該領域內的突破。一些傳感器的發(fā)展，往往是一些邊緣學科開發(fā)的先驅。
傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探測、環(huán)境保護、資源調查、醫(yī)學診斷、生物工程、甚至文物保護等等極其之泛的領域?？梢院敛豢鋸埖卣f，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種復雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個現(xiàn)代化項目，都離不開各種各樣的傳感器。
由此可見，傳感器技術在發(fā)展經(jīng)濟、推動社會進步方面的重要作用，是十分明顯的。世界各國都十分重視這一領域的發(fā)展。相信不久的將來，傳感器技術將會出現(xiàn)一個飛躍，達到與其重要地位相稱的新水平。
5.變頻器——自動化工廠節(jié)能器
變頻器(Variable-frequencyDrive，VFD)是應用變頻技術與微電子技術，通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備。變頻器主要由整流(交流變直流)、濾波、逆變(直流變交流)、制動單元、驅動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內部IGBT的開斷來調整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓，進而達到節(jié)能、調速的目的，另外，變頻器還有很多的保護功能，如過流、過壓、過載保護等等。
變頻器輸出為PWM波，含有較多的高次諧波。變頻功率傳感器通過對輸入的電壓、電流信號進行交流采樣，再將采樣值通過電纜、光纖等傳輸系統(tǒng)與數(shù)字量輸入變頻功率分析儀，數(shù)字量輸入變頻功率分析儀對電壓、電流的采樣值進行運算，可以獲取電壓有效值、電流有效值、基波電壓、基波電流、諧波電壓、諧波電流、有功功率、基波功率、諧波功率等參數(shù)。
就國內變頻器市場格局而言，業(yè)內人士將其概括為，變頻器通用領域內資企業(yè)占據(jù)80%以上的市場份額，競爭激烈導致10年價格大幅下滑;高性能市場仍以外資品牌為主，未來將成為國內變頻器企業(yè)的主攻方向。是國內智能化電氣研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的為一體的高新技術企業(yè)。生產(chǎn)變頻調速器、電機軟起動器等工業(yè)自動化控制的廠家，產(chǎn)品采用重載型設計，過載能力強，具有超大起動和運行容量、完善的自動檢測、保護和控制性能，可以起動和控制任何類型的重型負載電動機，產(chǎn)品已廣泛應用于冶金、礦山、造紙、化工、建材、機械、電力、以及建筑系統(tǒng)等所有工業(yè)傳動領域。
6.電磁閥——自動化工廠的筋
電磁閥(Electromagneticvalve)是用電磁控制的工業(yè)設備，是用來控制流體的自動化基礎元件，屬于執(zhí)行器，并不限于液壓、氣動。用在工業(yè)控制系統(tǒng)中調整介質的方向、流量、速度和其他的參數(shù)。電磁閥可以配合不同的電路來實現(xiàn)預期的控制，而控制的精度和靈活性都能夠保證。電磁閥有很多種，不同的電磁閥在控制系統(tǒng)的不同位置發(fā)揮作用，最常用的是單向閥、安全閥、方向控制閥、速度調節(jié)閥等。
電磁閥里有密閉的腔，在不同位置開有通孔，每個孔連接不同的油管，腔中間是活塞，兩面是兩塊電磁鐵，哪面的磁鐵線圈通電閥體就會被吸引到哪邊，通過控制閥體的移動來開啟或關閉不同的排油孔，而進油孔是常開的，液壓油就會進入不同的排油管，然后通過油的壓力來推動油缸的活塞，活塞又帶動活塞桿，活塞桿帶動機械裝置。這樣通過控制電磁鐵的電流通斷就控制了機械運動。
選型依據(jù)
電磁閥選型首先應該依次遵循安全性，可靠性，適用性，經(jīng)濟性四大原則，其次是根據(jù)六個方面的現(xiàn)場工況(即管道參數(shù)、流體參數(shù)、壓力參數(shù)、電氣參數(shù)、動作方式、特殊要求進行選擇)。
1、根據(jù)管道參數(shù)選擇電磁閥的：通徑規(guī)格(即DN)、接口方式
1)按照現(xiàn)場管道內徑尺寸或流量要求來確定通徑(DN)尺寸;
2)接口方式，一般>DN50要選擇法蘭接口，≤DN50則可根據(jù)用戶需要自由選擇。
2、根據(jù)流體參數(shù)選擇電磁閥的：材質、溫度組
1)腐蝕性流體：宜選用耐腐蝕電磁閥和全不銹鋼;食用超凈流體：宜選用食品級不銹鋼材質電磁閥;
2)高溫流體：要選擇采用耐高溫的電工材料和密封材料制造的電磁閥，而且要選擇活塞式結構類型的;
3)流體狀態(tài)：大至有氣態(tài)，液態(tài)或混合狀態(tài)，特別是口徑大于DN25時一定要區(qū)分開來;
4)流體粘度：通常在50cSt以下可任意選擇，若超過此值，則要選用高粘度電磁閥。
3、根據(jù)壓力參數(shù)選擇電磁閥的：原理和結構品種
1)公稱壓力：這個參數(shù)與其它通用閥門的含義是一樣的，是根據(jù)管道公稱壓力來定;
2)工作壓力：如果工作壓力低則必須選用直動或分步直動式原理;最低工作壓差在0.04Mpa以上時直動式、分步直動式、先導式均可選用。
4、電氣選擇：電壓規(guī)格應盡量優(yōu)先選用AC220V、DC24較為方便。
5、根據(jù)持續(xù)工作時間長短來選擇：常閉、常開、或可持續(xù)通電
1)當電磁閥需要長時間開啟，并且持續(xù)的時間多于關閉的時間應選用常開型;
2)要是開啟的時間短或開和關的時間不多時，則選常閉型;
3)但是有些用于安全保護的工況，如爐、窯火焰監(jiān)測，則不能選常開的，應選可長期通電型。
6、根據(jù)環(huán)境要求選擇輔助功能：防爆、止回、手動、防水霧、水淋、潛水。
7.工業(yè)相機——自動化工廠的視覺
工業(yè)相機是機器視覺系統(tǒng)中的一個關鍵組件，其最本質的功能就是將光信號轉變成AFT-808小型高清工業(yè)相機為有序的電信號。選擇合適的相機也是機器視覺系統(tǒng)設計中的重要環(huán)節(jié)，相機的不僅是直接決定所采集到的圖像分辨率、圖像質量等，同時也與整個系統(tǒng)的運行模式直接相關。
工業(yè)相機又俗稱攝像機，相比于傳統(tǒng)的民用相機(攝像機)而言，它具有高的圖像穩(wěn)定性、高傳輸能力和高抗干擾能力等，市面上工業(yè)相機大多是基于CCD(ChargeCoupledDevice)或CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor)芯片的相機。
工業(yè)相機一般安裝在機器流水線上代替人眼來做測量和判斷，通過數(shù)字圖像攝取目標轉換成圖像信號，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，圖像系統(tǒng)對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征，進而根據(jù)判別的結果來控制現(xiàn)場的設備動作。
8.儀器儀表——自動化工廠的脈搏
儀器儀表(英文：instrumentation)儀器儀表是用以檢出、測量、觀察、計算各種物理量、物質成分、物性參數(shù)等的器具或設備。真空檢漏儀、壓力表、測長儀、顯微鏡、乘法器等均屬于儀器儀表。廣義來說，儀器儀表也可具有自動控制、報警、信號傳遞和數(shù)據(jù)處理等功能，例如用于工業(yè)生產(chǎn)過程自動控制中的氣動調節(jié)儀表，和電動調節(jié)儀表，以及集散型儀表控制系統(tǒng)也皆屬于儀器儀表。
因為微電子技能的提高，儀器儀表產(chǎn)物進一步與微處置器、PC技能交融，儀器儀表的數(shù)字化、智能化程度不時獲得進步。以美國德州儀器公司提出的“DSPS”概念為例，以DSP芯片為中心，共同進步前部的夾雜旌旗燈號電路、ASIC電路、元件及開拓東西等供應整個使用系統(tǒng)的處理方案。儀器儀表中采用了很多的超大規(guī)劃集成(VLSI)的新器件、外表貼裝技能(SMT)、多層線路板印刷、圓片規(guī)劃集成(WSI)和多芯片模塊(MCM)等新工藝，CAD、CAM、CAPP、CAT等核算機輔佐伎倆，使多媒體技能、人機交互、恍惚節(jié)制、人工神經(jīng)元收集等新技能在現(xiàn)代儀器儀表中獲得了普遍使用。
自動化工廠中需要應用各種儀器儀表，比如測量壓力、液位、流量、溫度等一些控制過程所需要的參數(shù)值，就需要相關的儀器儀表。
9.自動化軟件 自動化工廠的思維
自動化軟件在工業(yè)系統(tǒng)中起著重要作用，其主要作用是對生產(chǎn)過程進行調度自動化控制，工業(yè)控制系統(tǒng)在技術、產(chǎn)業(yè)、應用上的高速發(fā)展，已逐步具備高度集成化、智能化、網(wǎng)絡化的發(fā)展趨勢和特點。由于工業(yè)控制系統(tǒng)的管控一體化趨勢控制工程網(wǎng)版權所有，使得工業(yè)控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)IT管理系統(tǒng)以及互聯(lián)網(wǎng)相連通，內部也越來越多地采用了通用軟件、通用硬件和通用協(xié)議。比較常見的是SCADA自動化軟件系統(tǒng)。
所謂的SCADA自動化系統(tǒng)(supervisorycontrolanddataacquisition)，就是我們所說的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)。它主要是受計算機技術得支撐，對各種生產(chǎn)過程進行調度自動化控制的系統(tǒng)。目前，SCADA軟件不僅在石油、化工等行業(yè)的數(shù)據(jù)信息采集和監(jiān)督控制中起到很大的作用，而且廣泛的運用于水利和電力事業(yè)的監(jiān)管之中。SCADA自動化軟件，可以在無人看管的情況下，自動化的對生產(chǎn)進行長時間的精準監(jiān)椌，并且從中獲取有效的信息數(shù)據(jù)，為監(jiān)管的管理者提供有力的評價參考。
10.控制柜
控制柜又包括許多種，有電氣控制柜、變頻控制柜、低壓控制柜、高壓控制柜、水泵控制柜、電源控制柜、防爆控制柜、電梯控制柜、PLC控制柜、消防控制柜、磚機控制柜等等。
自動化工廠中涉及到電氣、變頻、電源、水泵等等控制柜，根據(jù)不同的需求選擇不同的控制柜，實現(xiàn)不同的控制功能。
