工業(yè)4.0是由德國政府《德國2020高技術(shù)戰(zhàn)略》中所提出的十大未來項(xiàng)目之一。該項(xiàng)目由德國聯(lián)邦教育局及研究部和聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)技術(shù)部聯(lián)合資助，投資預(yù)計(jì)達(dá)2億歐元。旨在提升制造業(yè)的智能化水平，建立具有適應(yīng)性、資源效率及基因工程學(xué)的智慧工廠，在商業(yè)流程及價值流程中整合客戶及商業(yè)伙伴。其技術(shù)基礎(chǔ)是網(wǎng)絡(luò)實(shí)體系統(tǒng)及物聯(lián)網(wǎng)。而智能制造源于人工智能的研究。一般認(rèn)為智能是知識和智力的總和，前者是智能的基礎(chǔ)，后者是指獲取和運(yùn)用知識求解的能力。智能制造應(yīng)當(dāng)包含智能制造技術(shù)和智能制造系統(tǒng)，智能制造系統(tǒng)不僅能夠在實(shí)踐中不斷地充實(shí)知識庫，而且還具有自學(xué)習(xí)功能，還有搜集與理解環(huán)境信息和自身的信息，并進(jìn)行分析判斷和規(guī)劃自身行為的能力。

在“工業(yè)4.0”的大趨勢下，智能制造成為時代主旋律和制造業(yè)的主攻方向。而制造業(yè)中，自動化、智能驅(qū)動技術(shù)將發(fā)揮著越來越重要的作用，這是一場圍繞可持續(xù)生產(chǎn)力效率提高的創(chuàng)新挑戰(zhàn)，從而為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級改造和新興產(chǎn)業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展提供不竭動力。

“工業(yè)4.0”的基本概念，即模塊化信息物理系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以在配合操作員的同時實(shí)現(xiàn)彼此之間的實(shí)時通信，自動作出判斷，從而按需調(diào)整生產(chǎn)過程。

為了設(shè)計(jì)出理想的新產(chǎn)品，制造商在選擇相關(guān)的運(yùn)行控制設(shè)備時需要綜合考慮以下幾點(diǎn)：

邏輯控制已無法滿足需求

幾年前，業(yè)界仍普遍使用可編程邏輯控制器(PLC)來控制機(jī)器設(shè)備。通常情況下，PLC會連接一個獨(dú)立的運(yùn)行控制器，而該控制器通過現(xiàn)場總線來調(diào)整和配合伺服驅(qū)動器。然而，這種方式現(xiàn)在顯然無法滿足行業(yè)需求了，數(shù)字化制造需要的是能夠并行執(zhí)行多個復(fù)雜任務(wù)的機(jī)械控制器。

因此，這種需求促進(jìn)了可編程自動化控制器的發(fā)展(PAC)?，F(xiàn)代PAC平臺是一種使能技術(shù)，客戶可以通過PAC平臺制造 “工業(yè)4.0”所需的生產(chǎn)設(shè)備。

連通性才是關(guān)鍵

為了實(shí)現(xiàn)更高的靈活性以及設(shè)備的整體效能最大化，生產(chǎn)過程需要根據(jù)需求的變化自動調(diào)整。為此，不但要安裝彼此之間能夠?qū)崟r對話的智能設(shè)備，而且還需要有一個作為中央樞紐的控制器平臺，才能實(shí)現(xiàn)從企業(yè)網(wǎng)絡(luò)到各個執(zhí)行器的無縫雙向通信。

為了避免潛在瓶頸發(fā)生，應(yīng)選用支持工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議的智能現(xiàn)場設(shè)備，以便與控制系統(tǒng)通信。配有集成網(wǎng)絡(luò)發(fā)布功能的可編程控制系統(tǒng)有助于隨時隨地發(fā)布數(shù)據(jù)，并在需要時便于遠(yuǎn)程維護(hù)。

電氣控制面板設(shè)計(jì)的影響

由于自動調(diào)節(jié)制造工藝需要精確的位置控制，所以隨著人們越來越傾向于選擇小批量尺寸和大規(guī)模按需生產(chǎn)，伺服驅(qū)動器的使用也就越來越大。然而，增加伺服驅(qū)動器數(shù)量需要安裝更大的電氣控制柜，否則可能會增加安裝問題。

目前的解決方案是使用伺服驅(qū)動系統(tǒng)，該系統(tǒng)裝有中央供電模塊，以便減少外部組件的使用數(shù)量?，F(xiàn)代多軸系統(tǒng)也發(fā)展為配有堆疊式雙軸及三軸模塊，從而極大地縮小了控制面板的尺寸。此外，由于單芯電纜伺服電機(jī)是將位置反饋信號合并到電機(jī)的電源線中，所以與之前相比，電纜的成本降低了一半。