“工业4.0”时代，传感器技术有哪些新变革？

从传感器到数据平台的集成

如今，传感器提供的已经不仅仅是数据。使用正确的接口和协议，可将有价值的附加信息也传输到平台上。通过合适的接口、通信模块和数据（语言）协议，传感器所有的数据信息，都可以在云系统或本地数据平台中被提供。即使在不了解传输技术的情况下，传感器的数据信息也能被处理，从而抽象化成通信通道。

传感器是将物理效应转换为电气信号或数字信息，使其可进一步被处理。实际上，传感器扮演着工厂和机器的感官器官，是工业4.0场景中的基石。

除了纯数据外，现代传感器还可以提供大量有价值的附加数据，例如传感器自身的特性或状态。也可以在线修改传感器相关参数，使其完美适应不同的应用。

双向通讯和数据协议十分必要，这可以将相关参数在线传输至传感器，并从传感器接收测量数据信息。接口和协议必须严格遵循适用的标准，以便实现无差错地使用来自不同制造商的产品。

IO-Link已成为传感器技术中“最后1厘米”的首选接口；而如EtherCAT、PROFINET、EtherNet/IP等基于以太网的技术可用于更复杂的设备。

倍加福集团注册使用了Sensorik4.0商标，为描述此概念，并依据设计相应的产品。

在传感器的过程数据评估时，在闭合控制回路的应用中，必须考虑到数据处理的实时性。在这种情况下，因为存在严格的实时要求，这就要求PLC硬件能与数据通信必须完美结合使用。

对于传感器附加数据信息，其数据处理的实时性要求不高。但这些附加数据信息必须能长时间的被记录、存储和处理。

除了信号传输路径之外，还必须构建能到达数据平台的并行数据路径。为此，我们使用了边缘网关。边缘网关不仅可以通过控制模块和传感器、执行器、PLC建立通信，同时还可以与数据平台建立连接。这是通过使用支持发布/订阅机制的通讯协议来实现的，例如MQTT, AMQP, 或 OPC/UA with Pub/Sub extension。

数据平台，既可以在工厂内部的本地网络中运行，也可以作为在线云平台的解决方案。这些平台都具有结构化的数据库，用于存储传感器数据；并提供各种应用接口，用于数据访问。

通过应用编程接口（API），传感器数据可以访问并传输至平台，该接口是每个系统独有的。边缘网关为了能连接至此平台，也必须使用此平台的API。倍加福集团创建了一家子公司Neoception，为此类软件提供优质服务，使客户在选择数据平台时具有最大的灵活性。Neoception结合了传感器和IT技术的专业知识，并为市场上所有可用的云系统提供互联服务。

在传感器/执行器层级，有一系列不同的通信协议，但没有统一的语义集。对于每种类型的现场设备，必须根据特定的规则生成适当的命令，并且根据这些规则进行解释。现场设备的特定属性可在制造商随设备提供的描述文件（“设备描述”，简称DD）中找到。根据技术的不同，使用各种不同格式的描述文件（EDDL，GSD，GSDML，IODD等）。

连接现场设备的挑战是加载和解释设备描述，并使用一组通用语义集，使现场设备提供的数据可在数据平台中访问。理想情况下，即使不了解所使用的通信技术也可实现来自现场设备的数据访问。