自动化工厂10大不可或缺的工控产品
一、控制器——自动化工厂的大脑
控制器，英文名称为controller，是主导电动机启动、调速、制动和反向的主令装置。它按照预定顺序改变主电路或控制电路的接线，并调整电路中的电阻值来实现对电动机的精准控制。控制器内部包含了程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器等多个关键组成部分，就像自动化工厂的决策机构，负责协调和指挥整个计算机系统的操作。
在自动化工厂中，PLC（可编程逻辑控制器）和工控机是常用的控制器类型。PLC采用可编程的存储器，用于执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。而工控机，即工业控制计算机，是一种检测与控制生产过程及机电设备的工具总称，具有计算机CPU、硬盘、内存、外设及接口等重要的计算机属性和特征。
二、变频器——自动化工厂的节能利器
变频器，又称VFD，是应用变频技术与微电子技术来控制交流电动机的电力控制设备。它通过改变电机工作电源的频率来调整输出电源的电压和频率，为电机提供其所需的实际电源电压，从而达到节能和调速的目的。变频器内部结构复杂，包括整流、滤波、逆变等多个单元，并且具备多种保护功能，如过流、过压和过载保护等。
变频器的输出为PWM波，含有丰富的高次谐波。为了分析和评估变频器的功率参数，需要使用变频功率传感器和变频功率分析仪。就市场格局而言，国内变频器市场竞争激烈，通用领域以内资为主，占据80%以上的市场份额。高性能市场仍由外资品牌主导，这将是国内变频器企业的未来发展方向。这些变频器广泛应用于冶金、矿山、造纸等多个工业领域。
三、伺服电机——自动化工厂的动力源泉
伺服电机是伺服系统中的核心组件，被誉为自动化工厂的“肌肉”。它能够精确控制机械元件的运转，将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机的转速受输入信号控制，并能快速响应，具有机电时间常数小、线性度高、始动电压低等特性。
伺服系统是一个使物体的位置、方位、状态等能够跟随输入目标变化的自动控制系统。伺服电机主要通过接收脉冲来进行定位，每一脉冲对应一定的角度旋转，从而实现精确位移。在自动化工厂中，伺服电机广泛应用于需要精确控制转动和定位的设备中，如机床、印刷机械等。直流伺服电机分为有刷和无刷电机两种类型，各有其特点和应用场合。无刷电机具有体积小、重量轻、出力大、响应快等优点，并且容易实现智能化控制。交流伺服电机作为无刷电机的杰出代表，分为同步和异步两种类型，在运动控制领域中广泛应用的是同步电机。其功率范围广泛，能够满足大功率需求。电机的转子具有大惯量特性，最高转动速度相对较低，并且随着功率的增加而逐渐降低。这种特性使得伺服电机特别适合低速平稳运行的应用场景。
伺服电机的内部构造独特，转子是采用永磁铁设计。驱动器通过控制U/V/W三相电形成电磁场，使转子在此磁场的作用下转动。电机自带的编码器会反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，精确调整转子转动的角度。伺服电机的精度完全取决于编码器的精度。
交流伺服电机相较于无刷直流伺服电机，具有转矩脉动小的优势，这是因为其采用正弦波控制。尽管直流伺服电机较为简单且成本较低，但交流伺服电机的性能在功能上更胜一筹。
在自动化工厂中，传感器充当着感知外界信息的“触觉”角色。传感器是一种检测装置，能够捕捉被测量的信息，并将其转换为电信号或其他所需形式的信息输出。在现代工业生产中，各种传感器被广泛应用于监视和控制生产过程的各个参数，确保设备处于正常或最佳状态运行，同时保证产品质量达到最优。没有众多优秀的传感器，现代化生产就失去了坚实的基础。
传感器技术在基础学科研究中占有极其重要的地位。现代科学技术的发展已经带领人们进入了新的领域，这些领域的信息获取往往超出了人类感官的极限。在这种情况下，传感器成为了获取信息的主要途径与手段。一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现，往往能够突破领域内的研究障碍。
传感器已经广泛应用于各个领域，从工业生产、宇宙开发到海洋探测，甚至文物保护等。可以说，每一个现代化项目都离不开各种各样的传感器。传感器技术在发展经济、推动社会进步方面起着重要作用，因此世界各国都十分重视这一领域的发展。相信不久的将来，传感器技术会出现一个飞跃，达到与其重要地位相称的新水平。
在自动化工厂中，机器人是坚定执行者。机器人是自动执行工作的机器装置，可以接受人类指挥，运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则自主行动。工业机器人是机器人的一个重要分支，其最显著的特点在于可编程、拟人化以及通用性。
工业机器人的可编程性使得它可以在小批量多品种的柔性制造过程中发挥巨大的作用。拟人化的特性让机器人在机械结构上模拟人的行走、转动、手臂、手腕和手爪等部分，同时在控制上拥有电脑，甚至拥有类似人类的生物传感器，提高机器人对周围环境的自适应能力。工业机器人的通用性则让它在执行不同的作业任务时具有极好的灵活性。通过更换手部末端操作器，便可以执行不同的作业任务。工业机器人技术涉及的领域广泛，融合了机械学、微电子学等多个学科，形成了机电一体化技术的核心。第三代智能机器人不仅配备了能够捕捉外部环境信息的传感器，更具备了人工智能的特点，如记忆能力、语言理解能力、图像识别能力和推理判断能力等，这些都离不开微电子技术和计算机技术的支持。机器人技术的进步对其他相关领域的发展具有深远的影响，一个国家机器人技术的发展水平也能反映出其整体科学技术和工业的成就。
目前，工业机器人技术正在向更高层次发展，具备行走能力、多种感知能力和自适应作业环境的能力。全球范围内，美国和日本的机器人技术发展最为突出。美国在研究工业机器人技术的综合水平上保持领先地位，而日本则以其种类繁多的工业机器人生产数量位居世界第一。
技术先进的工业机器人融合了精密化、柔性化、智能化和软件应用开发等先进制造技术。通过对过程的检测、控制、优化、调度、管理和决策，实现提高生产产量、保证产品质量、降低成本、减少资源消耗和环境污染的目标，这是工业自动化水平的最高体现。
工业机器人与自动化成套装备具备精细制造、精细加工和柔性生产等技术特点，是动力机械和计算机之后的新一代生产工具，能够实现生产的数字化、自动化、网络化和智能化。这些装备和技术广泛应用于制造、安装、检测、物流等生产环节，并且在汽车、工程机械、轨道交通、电力、IC装备、军工、、金融、医药、冶金和印刷出版等多个行业都有广泛的应用。
工业机器人与自动化成套技术是一个综合性的技术领域，涵盖了工业机器人控制技术、机器人动力学及仿真、机器人构建有限元分析、激光加工技术、模块化程序设计、智能测量、建模加工一体化、工厂自动化以及精细物流等多项先进制造技术。