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智慧工厂：中国制造业探索实践 [:1704011811]
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智慧工厂：中国制造业探索实践 5.3 智慧工厂1.0解决方案
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联盟自2012年推出智慧工厂1.0理念以来，引导一批联盟成员面向智慧工厂开发了各具特色的技术、产品和解决方案。
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如天津宜科从一家传感器制造商和自动化系统集成商逐步发展为具备综合解决方案能力的自动化公司，其推出的离散智能制造示范生产线集成了各类先进传感、通信、控制、机器人、MES等要素，“宜科云”代表了宜科智能制造的核心产品，利用云计算和大数据技术提供了更加先进的数据采集、传输、可视化和决策支持工具。顺德合耕科技则充分发挥自身在计算技术方面的特长，推出了智能装备自动化控制器产品和车间级数据采集和分析平台，并面向电子制造智慧工厂提出了一整套自动化信息化智能化解决方案。
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深圳华龙迅达从一家零部件配套供应商和系统集成商迅速转变为一家透明化、可视化智慧工厂解决方案提供商，其利用实时设备数据采集技术、虚拟现实技术和MES技术搭建的三维可视化虚拟工厂令人印象深刻。
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中软国际是领先的垂直行业MES厂商和软件外包商，最近开发了一套基于云端的面向中小企业的卓越设备管理与运维体系解决方案，充分考虑移动互联、大数据、物联网技术带来的新挑战，提供了基于物联网的设备健康监测、基于大数据的设备可靠性维护策略、基于移动互联的设备运维助手等功能方案。
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下面仅以德国倍福为例，介绍其基于自身先进的PC自动化技术和工业以太网通信技术提出的针对智能装备和生产制造企业的智慧工厂解决方案。
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德国倍福自动化有限公司（Beckhoff）于1980年成立，总部位于德国汉诺威西南的威尔市。倍福公司1986年率先将IPC用于自动化控制，开启了PC控制的先河，此后一直致力于PC控制技术的完善和推广。随着IT技术的发展和普及，PC控制得到市场认可，倍福公司也迅速发展，到20世纪初期已跻身德国第二大自动化设备供应商，提供基于PC控制的全套解决方案：控制软件、工业PC、总线产品、驱动器和电动机。
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TwinCAT控制软件和EtherCAT工业以太网是倍福公司的核心技术，配合当前主流配置的IPC和超高速XFC模块，无须昂贵的专用仪器就可以实现小于1ms的响应周期，这使倍福公司在工业自动化之外开始向科技自动化领域迈进，包括虚拟仪器、系统仿真、先进控制等等。
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2011年倍福中国作为创始会员加入了科技自动化联盟，倍福控制系统作为智能生产设备控制系统的典范，与智慧工厂的概念一起为中国企业所熟知。倍福智慧工厂对接德国工业4.0的概念，实现生产自动化和智能化，是工业4.0技术在现实生产中的一次完美演绎。
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如图5-6所示，倍福控制器是一个安装TwinCAT软件的工控机，它通过一个以太网口连接互联网、云计算和大数据，也通过这个网口连接其他控制器，这个网口上运行的通信协议包括EAP、ADS和OPC UA；通过另一个网口连接IO模块和伺服驱动器、现场仪表及其他智能设备，这个网口上运行的通信协议是EtherCAT。
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图5-6 德国倍福智慧工厂典型方案
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倍福智慧工厂方案有以下特点：
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·机电一体化。直接驱动，工业以太网和无线网络，先进管理软件，连接互联网，实现柔性生产。
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·智能。智能化的管理软件和传感、执行机构，具备初步的远程状态监控和故障诊断能力。
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·能效。能源消耗和资源消耗得到监视和测量，采用高能效的部件，并实现整机能效优化。
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·安全。机械电气安全得到重视，符合国际标准。
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·信息。具备信息集成接口，可以输出关键过程数据，符合国际标准。
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倍福解决方案中的横向集成包括倍福控制器之间的通信以及倍福控制器与其他控制器之间的通信，如图5-7所示。
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图5-7 倍福解决方案中的横向集成
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倍福解决方案中的纵向集成，包括向上与企业管理系统的集成和向下与IO模块、伺服驱动器、变频器、各种智能仪表、智能执行器的集成，如图5-8所示。
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