智慧感測器與感測器通訊技術結合的新趨勢

Sensorik4.0

傳統的感測器是自動化系統最底端的角色，僅具備感測環境參數的能力，並不具訊號處理及控制的功能，因此仍須加裝訊號處理器及致動器，才可完成系統感測及控制; 然目前各國際感測器大廠，已早一步預見智慧製造的重要性，於多年前開始研發製造智慧型感測器(Smart Sensor)，設法將感測訊號處理、控制的功能集中於單一感測元件上。

智慧型感測器的感測元件應包含有自我測試、自我診斷、訊號處理、多點傳感等特性，如果再把通訊功能加入感測器內，則智慧型感測器可藉由相互連結而成為智慧型感測網路。

感測器的通訊串接來自於IO-Link通訊技術，可以實現從控制器到感測器的無縫通訊和數位化資料傳輸。智慧設備可以通過IO-Link來充分發揮其潛力，為工業4.0自動化技術鋪平道路。國際標準介面通過持續降低成本和提高效率，體現從工廠設計到安裝操作和維護這些所有階段的價值。

標準的設備描述檔(IODDS)和設備參數，通過軟體工具，確保IO-Link感測器和執行器的便捷配置和簡單集成。智慧透明的參數管理，能增強應用程式的靈活性，有效降低停機時間。即使是複雜的產品交替和批量變化，參數也可以快速便捷調整。透過對感測器的直接透明管理，用戶可以獲得全面的參數化選項和設備診斷功能，來進行預測性維護。

在智慧感測器網路的架構下，智慧感測器(Smart Sensor)和能串連到上位控制端的IO-link通訊模組(IO-Link Masters)是不可或缺的搭配組合，這種組合有助於現場的IO Link設備和上層的管理和控制系統之間的無縫通訊。

智慧型感測網路就好比是自動化系統架構的神經網路，能夠在生產過程內橫向資料通訊，又能縱向與更高層級的MES或ERP系統通訊—即使其位於公司外部。德國感測器大廠倍加福提出的Sensorik 4.0的概念作為智慧型感測網路的基礎，並和SAP近期在法蘭克福ACHEMA交易會上正式宣布物聯網的合作可知， IT和OT的整合是勢不可擋的趨勢，並可讓整個生產供應鏈產生附加價值。

智能系統應用方案(Smart System Solution)

自動化新挑戰也驅使感測器進化為各種場域必須的自動化系統解決方案，例如在智慧城市領域中， 位於德國的林堡MOBA移動自動化股份公司，當他們開發智慧廢物處理系統時選擇了倍加福的智慧型感測器技術，在每個垃圾桶的蓋子都裝有耐腐蝕超音波感測器，進行廢物料位測量。廢物料位測量設備內置SIM卡，定時向程式軟體報告垃圾箱的容量。維護，服務和診斷，都可通過雲空間處理，感測器資料可於線上監控，幾乎不需要線上服務。

當垃圾容量超過80%時， 垃圾桶會自動發出訊號，測量到的資料和感測器資訊，通過行動通訊網路傳輸到雲空間。相應的智慧管理軟體能自動規劃垃圾車最佳路徑， 去處理那些超過核定容量的垃圾桶。

在這一方案下，垃圾車的出車率減少了30%，在節省時間與費用的同時也為當地居民減少了廢氣排放和噪音汙染。將來可能會有更多的城市受益於這個系統。目前已有二十多個國家正在測試MOBA的智慧廢物處理系統。這個應用是智能系統解決方案的一個例子，現在變得越來越受歡迎。這種感測器感知現實的差異化的圖像，並通過網路通訊即時的傳輸，打造感測器技術4.0的系統方案。(本文由台灣倍加福提供，劉中興整理報導)