智能传感器在工业4.0时代能发挥什么作用

在主机端，可以采用经济型标准网络接口卡(NIC)，或者任何便携Ethernet控制器都可以作为硬件接口使用。这种接口可以满足数据通过直接内存访问(DMA)方式传输到PC端。也就是说，网络访问不再占用CPU资源。

　　EtherCAT可以提供更高的网络性能。源于从属节点中的FMMU单元和主机中的直接内存访问技术，整个通讯过程都发生在硬件中，从而不受协议堆栈运行时间，CPU性能和软件运行的限制。

　　在工业自动化环境中，精确的同步功能至关重要。对于需要坐标同步移动和多传感器测量时，同步功能更为重要。为了实现精确同步，就需要实现精准的时钟校准。完全同步通讯中，同步质量会受到通讯错误的直接影响。时钟校准必须考虑由于通讯系统错误导致的延迟。

　　而使用EtherCAT协议通讯时，数据交换完全基于主机和从机硬件时钟。每一个时钟可以简单而精准地决定其他时钟的运行时间偏移，原因是通讯过程使用了符合逻辑和全双工的Ethernet环形物理结构。分布式时钟可以基于这种时间偏移被调节，这意味着整个通讯网络可以基于远小于1微秒的时间节拍。

　　EtherCAT控制器

　　EtherCAT激光位移传感器

　　激光位移传感器也配有Ethernet接口，可以被接入到EtherCAT网络中。举例来讲，德国米铱公司推出的optoNCDT2300系列激光位移传感器是市场中处于领先地位的，独立激光位移传感器，不需要额外的控制器就可以提供高速测量，测量频率高达50kHz，而分辨率可达到全量程的0.0015%。因此传感器特别适合高速动态测量任务，如振动测量，不均匀以及快速变化表面的轮廓扫描。

　　目前市面上也存在很多激光位移传感器声称可以达到类似的测量范围和分辨率，但是optoNCDT2300是唯一一款可以实现50kHz测量频率，且集成控制器的激光位移传感器。与众多市场上常见的传感器不同，optoNCDT2300可以在不对数据进行数学平均的情况下，实现高测量速度和分辨率。

卷板机的现状及发展

　　随着各项技术的创新和对被加工部件越来越高的要求，促使各类机床在近几年加速蓬勃发展。

　　卷板机作为作为塑形机床的一种，用于加工圆筒或锥筒等金属板材制品。加工成品的精度和质量直接影响成品价值的定位。这也就促使卷板机需要优化其性能，以便适应更高端的客户。其对于卷板厚度的精度控制是由上辊的压下距离来决定。那么，如何选择一种高精度的线性传感器，并可在恶劣的环境下稳定工作成为了关键。

　　不惧恶劣环境的高精度测——Turck磁致伸缩式直线位移传感器

　　欧尔博磁致伸缩直线位移传感器是基于磁致伸缩原理，通过外部感应磁块作为激励元件的一种非接触线性测量检测方式。

　　主要由电路部分、波导管、阻尼吸收装置和外部激励磁块构成。检测时由电路部分发出一束脉冲，脉冲沿着由磁致伸缩材料制成的波导管向前传播。当传播到感应磁块的位置，由于磁致伸缩效应而产生一个应变脉冲，这个应变脉冲立即沿波导管向反方向传导，传感器的电路部分通过接收应变脉冲来计算回波时间，从而判断磁块的位置;另一个脉冲沿着波导管继续前行直到被末端的阻尼元件吸收，从而不会干扰到整个过程的测量。而整个传感器的组成部件(除定位磁块外)被密封在一个非导磁的金属保护外壳中。

　　适用于卷板机的LT-Q21系列（左）及多种外形

　　基于上述原理及构造，作为定位作用的磁块与内部敏感元件无直接接触。加之其坚固的金属保护壳汉阳科技版权所有，磁致伸缩直线位移传感器可应用于极其恶劣的工业环境，具有十分优秀的抗振动性和抗冲击性;高达IP67或IP68的防护等级不易受油污、粉尘和其他类污染源的影响。在电气性能方面，受益于优化设计的电子电路，传感器可输出0～10V或4～20mA的绝对位移信号，并可通过短接的编程方式来重新设置检测行程的起始和终点位置;输出值不受断电影响，无须重新归零示教。

　　对于其测量性能而言，采用磁致伸缩原理作为线性测量，其本身就是一种高精度的检测，分辨率最高可达0.001mm(对于卷板机甚至大部分机床行业的应用，选择0.025mm或0.35mm分辨率的型号已经足够);并具有很好的线性度和重复精度;相应时间极快，最小可达1ms，最大不超过4ms。测量长度可根据客户不同应用的需要实现定制化。

　　卷板机提升控制的精确性与对磁致伸缩式直线位移传感器的要求

　　近年来，中国机床制造行业飞速发展，技术革新和产品出口与日俱进。中国卷板机同在机床制造业的蓬勃发展大潮中不断进步，不断的提升自己。不仅仅从企业规模、形象，更需要从企业的根基——产品方面提升。众多企业竞争激烈，如何提升其性能，打造成中国高端、甚至打造成世界的高端，是共同面对的问题。

卷板机工作

　　卷板机是通过油缸垂直升降运动来带动上辊，借助上辊的下压及下辊的旋转运动，使金属板经过多道次连续弯曲，产生永久性的塑性变形，卷制成所需要的圆筒或锥筒等。而下压位置的大小是需要通过一个线性位移传感器做一个反馈给PLC，从而对油缸实行控制。这个线性位移传感器是加工板材成型精度的关键，直接关系到加工品品质的优良。

　　最初SOOQ.cn版权所有，诸多卷板机制造商，使用直线电位计作为油缸位置的反馈，其具有一定的优势，比如价格低廉，但却留给设计工程师有2个难以解决的问题：

　　1、精度不够高，线性度低，难以实现高精度的加工;

　　2、接触式传感器不具有很好的耐久度，使用时间长了，精度和线性度会下降，导致加工精度变差。寿命甚至只有半年，不得不定期更换，影响生产且需要不断投入资金维护。

　　对此，我们主张采用磁致伸缩式直线位移传感器来解决上述问题：

　　首先，基于磁致伸缩原理的线性测量具有高精度的特点，且具有很高的重复精度，并不会产生信号漂移。选用LT-Q21系列的传感器，0.025mm或0.35的分辨率足可以满足对其高精度加工的要求。

　　其次，基于其非接触的测量方式，避免了传感器长期运行导致的内部磨损状况，从而不会导致信号漂移或精度下降。

　　再者，全金属外壳可以最大限度的抵抗外部的物理因素的影响，可承受卷板机在工作时的振动或冲击，并隔绝油污、粉尘类污染源的侵蚀，大大增强了其使用寿命。

　　另一方面，从经济角度看，就单个传感器而言，由于原理不同和制造工艺的差别，磁致伸缩产品比直线电位计产品的价格会高出一些。而，磁致伸缩直线位移传感器由于其内部无机械磨损，寿命远比直线电位计产品高出很多，又免去了用户维护费用和维护导致设备停机的损失，性价比显而易见。