自动化金字塔
自动化金字塔代表了自动化生产的通用通信结构，并对工业生产的各个 IT 层级进行了分类。
每个层级在自动化生产中都承担着自己的任务，并由不同的系统组成，例如现场级的传感器。层级的数量因自动化过程而异。单个层级可以省略或组合。
各个层级的系统之间以及层级之间都会交换信息。层级内部的信息交换称为水平通信；不同层级之间的信息交换称为垂直通信。
什么是工业通信？
工业通信是指工业自动化技术中设备之间的通信。这涉及数据和信息的传输和交换，主要用于过程和生产自动化中对机器和设备进行控制。因此，工业通信是成功自动化的基础。
设备通过标准化工业网络进行联网，这些网络可以是有线的，也可以是无线的。日益增长的数字化表明，高性能通信系统正日益成为工业4.0或工业物联网 (IIoT) 等应用领域的核心神经系统。
收藏夹标签
LAPP代表卓越
莱普集团在40多个国家提供工业通讯一站式服务。这包括用于工厂、机器或设备网络连接的工业级、坚固耐用的高质量电缆、电线、组件、连接器和有源元件，以及我们在迈向智能工厂道路上的专业知识。我们将从一开始就指导和建议您的数字化转型。从现场到公司层面，我们与您合作创建完整的网络解决方案，以可靠地传输最高数据量。
LAPP 代表着最高的质量标准
我们确保最高的产品质量。即使一个部件的短暂故障也可能导致停产，从而造成巨大的损失。您可以放心，我们的连接解决方案非常适合严苛的条件，即使在化学、机械和热负荷下也能提供最大的可靠性。
LAPP 代表着创新
凭借我们的产品创新，您可以成功实施项目并获得竞争优势。例如，我们的数据电缆监控设备 ETHERLINE® GUARD 就是如此。它能够实现最佳维护规划，从而提高您的系统可用性。结果：降低维护成本，向工业 4.0 又迈进了一步。
凭借我们独特的专业知识和深入的应用知识，我们可以为您提供量身定制的解决方案，满足您的需求。从具有快速连接的工业以太网电缆到符合所有常见协议标准的现场总线系统，再到根据客户要求组装的光纤电缆，我们将为每个应用找到合适的解决方案。
LAPP 制造的数据通信——您通往未来的连接。
什么是自动化？
DIN 19233对自动化的定义如下：“为设备配备自动化功能，使其在没有人为干预的情况下完全或部分地按预期运行。”
但这具体意味着什么呢？我们来看看生产设施。在自动化生产中，以前由人工执行的所有操作都由机器独立完成。这包括加工、控制、工具和工件的处理以及机械或电子质量监控。
自动化基本可分为三种不同形式：单个工作程序的自动化（程序自动化）、特定生产过程的自动化（过程自动化）或整个制造过程的自动化（系统自动化）。
自主生产过程的实施需要技术设施。这些技术设备来自传感器/执行器、调节、控制、信息、通信、过程控制和/或机器人技术领域。
自动化优势
在这些条件下，自动化具有诸多优势，其中包括：
- 将人们从精神要求高、单调、繁重、危险或有害的工作中解放出来
- 提高生产力
- 提高产品质量
- 缩短生产时间
- 通过更高效地利用资源来减少环境压力
- 更灵活的生产
- 提高准确性并避免错误
|
Number |
Level |
Systems Used |
Typical Tasks |
|---|---|---|---|
1 |
Field level |
Sensors and actuators |
Collecting production data / executing commands |
2 |
Control level |
Control computer/PLC |
Regulation of the production process |
3 |
Company level |
ERP systems |
Rough production planning and order processing |
现场级的传感器或执行器仅与更高级别的控制层通信。控制层的可编程逻辑控制器（PLC）则与公司级的企业资源规划系统（ERP）交换数据。在自动化金字塔中，层级越高，延迟就越高，即发送方和接收方之间的数据传输延迟越大。与此同时，要传输的数据量也在稳步增长。
|
Level |
Planning horizon |
Amount of data |
Latency |
|---|---|---|---|
Company level |
Month to year |
Mbytes – Gbytes |
2-20 s |
Control level |
Seconds to hours |
Bytes – Kbytes |
0.2 s |
Field level |
Milliseconds |
Bytes |
0.002 s |
设置自动化系统
在致力于自动化系统的设置之前，我们首先来看看所有自动化任务都基于的输入-输出模型。
物理变量由传感器记录并作为输入信号传递给控制计算机（功能）。控制计算机处理信号并向执行器（作为驱动元件）发送输出信号。各个组件通过通信系统连接。
因此，自动化系统由传感器 (1)、执行器 (2)、控制计算机 (4) 和通信系统 (3) 组成。
传感器是一种测量探头，它捕捉模拟物理值（机械、化学、热、磁或光学值），并将其转换为模拟或数字电信号。
“简单”传感器只生成模拟信号，这些信号必须首先通过空间分离的转换器（例如 I/O 系统）转换为数字信号，然后才能与控制计算机通信。
智能传感器（也称为“智能传感器”）负责完整的信号准备和处理，并发出数字信号。这使它们能够直接与控制计算机通信。
传感器可以根据信号类型（模拟传感器、数字传感器）、测量原理（光学传感器、电容式传感器等）、预期用途（自动化工程中的传感器、航空航天中的传感器等）和测量值（力传感器、温度传感器等）进行区分。
执行器的运行原理与传感器相反：执行器将控制计算机的电信号转换为物理变量。
执行器将电脉冲转换为压力、声音、温度、运动或其他物理变量。
根据转换过程，执行器分为机电执行器、电磁执行器、气动执行器、液压执行器等。
控制计算机或可编程逻辑控制器 (PLC) 控制自动化系统中的过程或子过程。控制所需的传感器和执行器可以直接连接到过程中的 PLC，也可以通过总线系统连接。在具有多个子过程的较大工厂中，每个子过程都使用单独的 PLC，这些 PLC 相互联网。
为了协调资源，即哪台机器当前正在处理哪个订单以及何时可能再次可用，PLC 与公司级别和运营管理级别进行协调。
PLC 循环工作，即它在循环开始时读取所有输入值，然后执行保存的程序，并在结束时设置输出。然后循环重新开始——程序没有结束。
一个正常运行的自动化系统需要一个通信网络来连接传感器、执行器和PLC。
工业通信网络由多个组件组成。组件的选择取决于预期用途和其他因素：
我是想选择现场总线还是以太网作为传输技术？哪种网络拓扑结构适合我的应用？此外，还必须考虑到使用传感器的员工的保护功能等方面，以避免人身伤害。机器的不同操作模式，例如正常运行、清洁和维修，也会影响组件的选择。
在缆普，您将获得完整的布线和连接系统，用于传感器/执行器和控制级别乃至库存管理系统的集成网络。
- 用于以太网技术的局域网电缆和工业以太网电缆——来自我们 ETHERLINE® 品牌的betway体育客户端
- 用于光纤数据传输的光缆——来自我们 HITRONIC® 品牌的betway体育客户端
- 用于数据传输的数据电缆和现场总线组件——来自我们 UNITRONIC® 品牌的betway体育客户端
- 工业连接器——来自我们 EPIC® 品牌的betway体育客户端
- 可管理和非可管理型交换机——来自我们 ETHERLINE® 品牌的betway体育客户端
- 专为瑞典和丹麦客户提供的可管理和非可管理型交换机扩展产品组合
自动化技术中的控制与调节
在自动化技术中，控制和调节的概念至关重要。
就控制或控制技术而言，其目的是根据指定的输入值来影响技术系统中的输出值。这里没有反馈，即行动过程不是独立的。
控制系统的一个例子是建筑物中的供暖控制系统。室外温度传感器根据室外温度开启房间中的供暖。不考虑外部影响，例如房间里开着的窗户。
就调节或调节技术而言，其目的是尽管受到外部干扰（干扰变量）的影响，仍能使技术系统中的物理变量（调节变量）保持恒定，或者尽可能精确地跟踪指定变量（引导变量）的时间进程。调节回路是独立的，即存在反馈。
自动化技术中调节的一个例子是车辆中的自动空调系统。尽管受到外部影响（例如阳光），它仍能使车内温度始终保持在所需水平。
