【儀表網 儀表科普】工控產品是自動化工廠這個龐大身軀的重要組成部分。本文整理了自動化工廠中十大不可或缺的工控產品和大家分享，通過了解各工控產品的強大功能，感受自動化工廠的現代科技之美。
 

　　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。由程序計數器、指令寄存器、指令譯碼器、時序產生器和操作控制器組成，它是發布命令的“決策機構”，即完成協調和指揮整個計算機系統的操作。
 

　　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(PLC)，它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算、順序控制、定時、計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。
 

　　工控機(IPC)即工業控制計算機，是一種采用總線結構，對生產過程及機電設備、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、控制網絡和協議、計算能力、友好的人機界面。工控行業的產品和技術非常特殊，屬于中間產品，是為其他各行業提供可靠、嵌入式、智能化的工業計算機。
 

　　機器人-自動化工廠的手足
 

　　機器人(Robot)是自動執行工作的機器裝置。它既可以接受人類指揮，又可以運行預先編排的程序，也可以根據以人工智能技術制定的原則綱領行動。它的任務是協助或取代人類工作的工作，例如生產業、建筑業，或是危險的工作。機器人一般由執行機構、驅動裝置、檢測裝置和控制系統和復雜機械等組成。
 

　　在工廠中一般應用的是工業機器人，工業機器人最顯著的特點有以下幾個：
 

　　(1)可編程。生產自動化的進一步發展是柔性啟動化。工業機器人可隨其工作環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揮很好的功用，是柔性制造系統中的一個重要組成部分。
 

　　(2)擬人化。工業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。傳感器提高了工業機器人對周圍環境的自適應能力。
 

　　(3)通用性。除了專門設計的專用的工業機器人外，一般工業機器人在執行不同的作業任務時具有較好的通用性。比如，更換工業機器人手部末端操作器(手爪、工具等)便可執行不同的作業任務。
 

　　(4)廣泛性。工業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，機器人技術的發展必將帶動其他技術的發展，機器人技術的發展和應用水平也可以驗證一個國家科學技術和工業技術的發展水平。
 

　　伺服電機-自動化工廠的肌肉
 

　　伺服電機(servomotor)是指在伺服系統中控制機械元件運轉的發動機，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，在自動控制系統中，用作執行元件，且具有機電時間常數小、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象，轉速隨著轉矩的增加而勻速下降。
 

　　伺服系統(servomechanism)是使物體的位置、方位、狀態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。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，從而實現位移，因為，伺服電機本身具備發出脈沖的功能，所以伺服電機每旋轉一個角度，都會發出對應數量的脈沖，這樣，和伺服電機接受的脈沖形成了呼應，或者叫閉環，如此一來，系統就會知道發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，從而實現精確的定位。
 

　　傳感器-自動化工廠的觸覺
 

　　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。它是實現自動檢測和自動控制的首要環節。
 

　　在現代工業生產尤其是自動化生產過程中，要用各種傳感器來監視和控制生產過程中的各個參數，使設備工作在正常狀態或最佳狀態，并使產品達到最好的質量。因此，沒有眾多的優良的傳感器，現代化生產也就失去了基礎。
 

　　傳感器早已滲透到諸如工業生產、宇宙開發、海洋探測、環境保護、資源調查、醫學診斷、生物工程、甚至文物保護等等極其之泛的領域。可以毫不夸張地說，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種復雜的工程系統，幾乎每一個現代化項目，都離不開各種各樣的傳感器。
 

　　變頻器-自動化工廠的小腦
 

　　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，根據電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓，進而達到節能、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、光纖等傳輸系統與數字量輸入變頻功率分析儀，數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。
 

　　電磁閥-自動化工廠的筋脈
 

　　電磁閥(Electromagneticvalve)是用電磁控制的工業設備，是用來控制流體的自動化基礎元件，屬于執行器，并不限于液壓、氣動。用在工業控制系統中調整介質的方向、流量、速度和其他的參數。電磁閥可以配合不同的電路來實現預期的控制，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的不同位置發揮作用，最常用的是單向閥、安全閥、方向控制閥、速度調節閥等。
 

　　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。
 

　　工業相機-自動化工廠的眼睛
 

　　工業相機是機器視覺系統中的一個關鍵組件，其最本質的功能就是將光信號轉變成AFT-808小型高清工業相機為有序的電信號。選擇合適的相機也是機器視覺系統設計中的重要環節，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，同時也與整個系統的運行模式直接相關。
 

　　相比于傳統的民用相機(攝像機)而言，工業相機具有高的圖像穩定性、高傳輸能力和高抗干擾能力等，市面上工業相機大多是基于CCD或CMOS芯片的相機。
 

　　工業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，圖像系統對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征，進而根據判別的結果來控制現場的設備動作。
 

　　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、信號傳遞和數據處理等功能，例如用于工業生產過程自動控制中的氣動調節儀表，和電動調節儀表，以及集散型儀表控制系統也皆屬于儀器儀表。
 

　　因為微電子技能的提高，儀器儀表產物進一步與微處置器、PC技能交融，儀器儀表的數字化、智能化程度不時獲得進步。儀器儀表中采用了很多的超大規劃集成(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、恍惚節制、人工神經元收集等新技能在現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值，就需要相關的儀器儀表。
 

　　自動化軟件-自動化工廠的思維
 

　　自動化軟件在工業系統中起著重要作用，其主要作用是對生產過程進行調度自動化控制，工業控制系統在技術、產業、應用上的高速發展，已逐步具備高度集成化、智能化、網絡化的發展趨勢和特點。由于工業控制系統的管控一體化趨勢控制工程網版權所有，使得工業控制系統與傳統IT管理系統以及互聯網相連通，內部也越來越多地采用了通用軟件、通用硬件和通用協議。比較常見的是SCADA自動化軟件系統。
 

　　所謂的SCADA自動化系統，就是我們所說的數據采集與監控系統。它主要是受計算機技術得支撐，對各種生產過程進行調度自動化控制的系統。目前，SCADA軟件不僅在石油、化工等行業的數據信息采集和監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的監管之中。SCADA自動化軟件，可以在無人看管的情況下，自動化的對生產進行長時間的精準監椌，并且從中獲取有效的信息數據，為監管的管理者提供有力的評價參考。
 

　　控制柜-自動化工廠的護甲
 

　　控制柜是按電氣接線要求將開關設備、測量儀表、保護電器和輔助設備組裝在封閉或半封閉金屬柜中或屏幅上，其布置應滿足電力系統正常運行的要求，便于檢修，不危及人身及周圍設備的安全。正常運行時可借助手動或自動開關接通或分斷電路。故障或不正常運行時借助保護電器切斷電路或報警。借測量儀表可顯示運行中的各種參數，還可對某些電氣參數進行調整，對偏離正常工作狀態進行提示或發出信號。常用于各發、配、變電所中。
 

　　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。
 

　　自動化工廠中涉及到電氣、變頻、電源、水泵等等控制柜，根據不同的需求選擇不同的控制柜，實現不同的控制功能。