在工业 4.0 时代之前，在系统中添加新传感器需要将其直接连接到控制器，并且通常它只能为工程师提供基本的模拟和二进制信号。全球使用的通信标准 IO-Link 解决了这些限制，IO-Link技术可以让传感器以数字方式额外提供有价值的状况数据，不受干扰，成本更低。用于测量过程压力、流量或液位的传感器如今还可以利用传感器的自我诊断功能提供温度、设备数据和事件。更好地了解机器和过程对于提高系统性能和可用性起着重要作用。

IO-Link 传感器可以配置为提供最佳准备的过程信息。例如，通过在传感器中记录事件触发的原始数据 (BLOB) 并通过 IO-Link 转发进行深入分析，可以实现振动诊断。易于改装的无线解决方案（也可在网状网络中自主工作）对于优化现有系统也很重要。

“为了让这些优势对用户来说可控且实用，将智能传感器视为智能整体系统的一部分比以往任何时候都更加重要”。“不同的行业要求在横向和纵向集成方面具有高度灵活性。现代 IO-Link 传感器和 IO-Link 主站的 Y 路径有助于实现这一点。一条信号路径照常通向控制器，设置后通常不会更改。Y 的第二条路径可灵活用于所有工业 4.0 主题，并可集成到现代软件应用程序中。通过预测性维护、能源监控、性能指标、云连接等，可以轻松产生额外的效率，并与传统控制世界无缝共存。”

Kathan 认为，当今的传感解决方案提供商需要能够提供完整的硬件、软件和服务组合，以便以简单且面向应用的方式将智能传感器数据从机器传输到目标系统。例如，ifm 提供了一个工业物联网 (IIoT) 平台，该平台涵盖了所有领域——从传感器参数设置和设备管理到数据分析和处理——使现代基础设施的复杂性更易于管理。得益于无代码配置向导和用于数据流的图形建模工具，用户无需深入了解——这非常智能。

数据窗口

SICK UK 高级产品经理 Seb Strutt 解释了他认为传感器之所以成为“智能传感器”的确切原因：“硬件和软件技术的进步使得先进的智能能够嵌入到传感器本身中。智能传感器的使用已经很成熟，其内置的处理能力使得更复杂的生产任务可以在现场执行，同时减轻机器控制器的原始数据处理负担。智能传感器还为机器核心的数据打开了一扇窗户。”

在数字化转型时代，传感器已成为可帮助管理工程和业务流程的智能工具。“每个传感器都会产生数据作为原材料，然后工程师的任务就是解释数据并利用数据增加业务价值，”Strutt 说。“我们的客户不再只是要求我们帮助他们解决经典的自动化问题。他们还想知道如何充分利用所有这些数据，以及如何充分利用这些数据来提高产品、机器或流程的可用性、响应能力，并最终提高盈利能力。”

工业 4.0 的愿景是每天 24 小时透明地提供来自机器上所有设备的信息，监控所有资产的数字化表示，并使用实时虚拟环境操纵和控制所有数据。

Strutt 继续解释道，许多数字化干预措施无需对生产基础设施进行任何更改，也不会干扰现有的机器和控制系统。“只需安装传感器，工业物联网网关就会将数字化数据传输到基于云的软件平台或更高级别的管理系统，然后可以通过任何设备轻松实时查看，”Strutt 说。“可以实时监控关键参数并做出预测。当然，传感器生成的数据会根据应用而有所不同。这样做的商业价值可能是更好地预测客户需求或供应链需求，为更高效的生产流程提供信息，或者最终使运营更加敏捷和适应性更强。”

Strutt 举了智能传感器技术优势的一个例子，他提到了一位 SICK 客户，他想要查明压缩空气泄漏是否、在哪里以及在多大程度上导致了整个生产设施的能源成本浪费。如何在没有频繁且昂贵的外部评估的情况下识别和预防能源损失？

SICK 在工厂周围的战略要地部署了智能流量计，并配备了数据收集网关，用于收集和预处理所需数据。数据使用专门开发的监控应用程序可视化，该应用程序使用易于使用和解释的图形显示一系列关键参数和趋势。“该系统提供对压缩空气的持续、实时能源监控，并允许设置预设警报、报警和维护建议。因此，例如，可以实时调整多台压缩机的峰值负载以最大限度地降低能源需求，并且可以提高流程和机器的启动和关闭管理效率”。

连接与互动

霍尼韦尔互联工业首席产品官 Anand Vishnubhotla 表示，智能设备是工业 4.0 背后最重要的驱动因素之一，如果设备能够与其他智能设备和用户连接或交互，则通常可以称为智能设备。“有两个因素使它们变得智能 - 嵌入智能传感器以收集和共享输入，以及连接到其他设备或网络的能力”。

智能传感器通常能够测量压力、距离、热量、光、容量、平衡或速度等属性。传感器可能包括用于分析压力的换能器、用于记录光的热读取器、用于测量热量的温度计，以及用于分析距离、平衡和速度的加速度计、陀螺仪和磁力计。“它们通常可以通过蓝牙、NFC、Wi-Fi、LiFi 或 5G 等无线协议将信号传输到具有智能连接的其他设备。它们还可以与云计算系统集成，以实现快速而强大的处理能力”。

他接着说，对于工业部门来说，智能传感器和设备是 IIoT 的关键要素。工业工作场所通常涉及使用智能传感器作为工业物联网设备一部分的制造或加工设施。“它们不仅能够从工业流程中收集信息，还能够处理这些数据，并使用机器学习算法做出决策，”Vishnubhotla 说。“智能传感器可以监控流程，甚至通过调整流程来实现自动化流程控制，以实现最佳产出、质量和安全目标。例如，它们可以监控压力以确保管道不会泄漏，或者调节温度以确保设备不会过热。”

至关重要的作用

横河电机欧洲公司营销总监 Tim-Peter Henrichs 指出，在工业应用中，传感器发挥着与人体感觉器官同样重要的作用。Henrichs 表示：“过程工业拥有一组机器或系统以及相互连接的设备，它们严重依赖传感器才能正常运行。传感器在过程流程中联网，负责连续检测、测量和传输物理环境中任何变化的电信号。电信号被传输到控制系统，控制系统处理数据并进一步指导过程。

“如今的智能传感器能够提供的信息远不止设备状态，还能更好地控制设备。它们除了提供过程数据外，还提供诊断数据，防止意外问题的发生。相比之下，作为人类，如果不能从感觉器官获取信息，我们就会陷入困难或危险的境地，例如，无法在危险的情况下奔跑，或者无法迅速扔下热物体。”

亨里克斯认为，随着传感技术的不断发展，对于愿意积极拥抱数字化转型进程的企业来说，新的机遇正在涌现。

传统上，维护人员会在操作员巡检时使用便携式设备进行测量，并将结果写在纸上。如今，传感器持续监测工厂设备的健康状况，数据可轻松在线获取。“这些智能传感器有助于减少操作员巡检、定期检查和维护的工作量。它们量化和可视化检查结果并稳定检查质量，”Henrichs 说。“因此，可以全面了解工厂状况，并按照消除风险的优先顺序有效投资设备维护。通过结合人工智能 (AI)、机器学习和云，传感器可以提高操作效率，检测异常迹象，并预测设备故障的可能性。”

了解智能设备

虽然智能设备的概念并不新鲜，但制造业智能设备的使用量激增才是新鲜事。近年来，物联网 (IoT) 在工业界蓬勃发展，如今，IIoT 正在改变企业创造、制造和支持产品的方式。FDT 集团董事总经理 Steve Biegacki 表示：“操作员需要从机器和生产流程中获取更多信息，以便做出更好的实时决策，确保机器在可接受的参数范围内工作，预测潜在的停机时间，并提高效率。”

Biegacki 解释说，工业智能设备是智能机器必不可少的组件，也是捕获操作数据的基础。工厂车间可能由来自许多不同供应商的数千台智能设备组成。FDT 是一种通用集成标准，允许设备通过将所有工业网络无缝集成到一个项目视图中来连接和通信。FDT 是一种广泛嵌入的系统和设备软件解决方案，提供单一用户界面，支持现场/滑轨到云的集成、配置和监控。

FDT 统一环境 (UE) – 基于 FDT 3.0 标准 – 实现了以数据为中心的分布式环境，具有统一的接口，可用于通用设备集成。智能设备丰富而强大的数据（可通过 FDT 3.0 设备类型管理器 (DTM) 获取）可帮助用户实现数字化转型带来的好处，包括更有效、更高效的预测性维护和使用 NE 107 状态符号的智能监控，以及基于机器和流程分析的增强决策能力。

FDT 可从设备级扩展到企业云级，使用户能够安全地访问整个企业的设备数据，而无需电力线通信 (PLC)/分布式控制系统 (DCS) 主机干预。它支持所有无线移动平台，以提高生产力和灵活性，并完全支持所有功能的安全远程访问。

这一统一的工业自动化技术标准为过程、离散和混合应用中的设计、操作和维护解锁了通用设备集成。FDT 实现了运营技术 (OT) 和信息技术 (OT) 的强大融合，从而消除了效率低下和互操作性障碍。智能设备提高了随时随地管理运营的能力。与这些智能设备一样，FDT 的移动性创造了更安全的智能设备，改善了工厂工人的工作流程，并提高了维护效率。