怎样去应对实施工业 4.0 所面临的连接性挑战呢？

工业4.0带来的效率提升有助于更好地利用资产并提高产量，但对一些制造企业来说，前期面临的成本压力可能是一个不小的挑战。

获益于工业 4.0 的实施，工厂生产线、加工厂和仓库运营的日常运作方式得以改变。但是在很多情况下，由此带来的相关成本增加可能会是一个棘手的问题。希望采用此类 技术的企业需要在实现目标的同时，将相关成本降至最低。

分析咨询公司 Statista 近日的一份研究报告预测，全球工业自动化市场将大幅增长。在其《2020-2025年全球工业自动化的市场规模》报告中显示，该行业在 2020 年收入超过 1750 亿美元，预计到 2025 年将达到 2650 亿美元——相当于 9% 的复合年增长率 （CAGR）。《财富》商业洞察的一份研究报告也指出：工业自动化市场规模预计将以9%的复合年增长率持续到 2028 年之后，总产值将超过 3550 亿美元。

工业 4.0 的优势和成本影响

广泛实施工业 4.0 可以提高效率水平，从而可以更好地利用资产并增加产出。这意 味着可以更快地完成订单以满足客户的需求，还可以提高产品质量，减少浪费。

工业 4.0 的另一个关键优势，是连续监控不同设备关键参数的能力。这样就可以调查和解决影响整体性能的任何问题。它还可以支持预测性维护活动，这意味着可以在导致生产停工之前，识别出需要更换的零部件。工业设备的服役时间一般来说都很长。

由于已经进行了大量投资，意味着无法在短时间内更换这些设备。问题是如何最大限度地利用工业 4.0，同时降低相关成本。

在向智能工厂迁移之前，需要充分考虑费用方面的因素。在可用预算有限的情况下，企业需要寻找升级现有设备的方法，而不是大规模更换现有设备。

缩小工业自动化系统的连接差距

有效的连接应当是任何工业自动化系统的基础。正是通过这种方式，企业可以采集来自设备和工艺的所有数据，并将其应用于监控、分析和提出改进建议。如果需要对特定场景做出快速响应，这些连接将用于执行必要的操作。如果想要工作在最佳状态，那么就需要一个所有设备都使用相同通信协议的统一平台。

通信可以是垂直的或水平的。垂直通信依赖于设备和公司运营管理系统之间的双向（双工）数据传输。横向通信则通常意味着将获取的数据将上传到云，使获得授权的人员能够远程访问这些数据。这些数据可用于研究趋势或搜索可能对工业现场运营产生持久不利影响的任何异常情况。

已经运行很久的设备，通常依靠各种现场总线协议的使用，其中许多协议是几十年前建立的。当他们需要与最近部署的后台企业或云基础架构进行交互时，通常会带来挑战。如果要使这种传统设备与现代工业自动化兼容，就需要对连接进行升级改造。

旨在为传统工业设备或仪器提供下一代连接的硬件必须易于安装。此外，可能还需要考虑空间限制。同样重要的是，该硬件应具有鲁棒性，可以满足工业应用环境。为了确保可靠性，必须考虑极端温度、冲击和振动以及静电放 电（ESD）和潜在液体侵入的威胁。

对于许多工业企业而言，在工厂车间和上层之间，仍然存在严重的脱节。需要做出改变，以更好的利用自动化的优势。通过与上述改造类似的选项，实现工业 4.0，有时并不复杂，也不昂贵。通过工业转换器模块和智能传感器插件，就可以改造老旧的工业设施，使其顺利进入下一个工业时代。

用于实现设施连接现代化的产品

研华 ADAM-4520-F 是一款 RS-232 至 RS-422/RS-485 转换器模块，能 够以 115.2kbps 的速率传输数据，可以在支持不同串行接口标准的设备之间方便的进行通信。通过将其中一个单元连接到最初装有 RS- 232 接口的设备上，可以将 RS-232 信号转换为隔离的 RS-422 或 RS485 信号。通过该装置，可以支持长达 1200m 的通信距离， 并连接多达 32 个节点。无需更改软件，从而方便了升级过程。除了具有 3kV 电流隔离外，该模块还具有内置浪涌保护机制。工作温度范围为 -10 至 70℃。采用紧凑型 ABS 外壳（尺寸为 70mm x 122mm x 30mm）， 可采用 DIN 导轨或面板安装。

Brainbox 的 ED-588 以太网网关支持 Modbus TCP 协议，允许现有工业设备与上游的企业基础设施进行交互。它提供了一个强大、智能的“控制侧”设备，为工厂车间环境（通常被称为“过程侧”）中的系统提供接口。它有 8 个非隔离数字输入和 8 个非隔离的数字输出通道。以太网端口能够以 100Mbps 的速率传输数据。

该装置为 DIN 导轨安装，外形紧凑（尺 寸为 101mm x 128mm x 22.6mm），最大限度地减少了机柜空间。这些装置可用 24V 电源供电，并安装在等级为 IP20 的绝缘聚酰胺外壳中。它可用于控制风扇、电磁阀、簧片开关、灯或电机。此外，该网关可以处理来自多个传感器的数据。无需软件就可以 从网络浏览器访问该装置。由于它作为一个 COM 端口安装在微软 Windows PC 上，因此与旧设备型号完全向后兼容。具有短路和 ESD 保护功能和超温停机。工作温度范围为 -30 至 80℃。

关键概念：

■ 工业 4.0 的实施可以改善工厂生产线，但网络升级带来的前期成本升高是一个障碍。

■ 如果公司不想更换大型工业设备，那就应设法升级现有的工业网络。

审核编辑：刘清