1 企業(yè)為什么要數(shù)字化轉(zhuǎn)型
1.1 何謂數(shù)字經(jīng)濟(jì)
數(shù)字經(jīng)濟(jì)也稱智能經(jīng)濟(jì)，是工業(yè)4.0或后
工業(yè)經(jīng)濟(jì)的本質(zhì)特征。數(shù)字經(jīng)濟(jì)，作為經(jīng)濟(jì)學(xué)概念的數(shù)字經(jīng)濟(jì)是人通過大數(shù)據(jù)(數(shù)字化的認(rèn)知與信息)的識(shí)別—選擇—過濾—存儲(chǔ)—使用，引導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)資源的快速優(yōu)化配置與再生；實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的經(jīng)濟(jì)形態(tài)。
數(shù)字經(jīng)濟(jì)通過不斷升級(jí)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施與智能機(jī)等信息工具，互聯(lián)網(wǎng)—云計(jì)算—區(qū)塊鏈—物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)、人類處理大數(shù)據(jù)的數(shù)量、質(zhì)量和速度的能力，不斷增強(qiáng)推動(dòng)人類經(jīng)濟(jì)形態(tài)由工業(yè)經(jīng)濟(jì)向信息經(jīng)濟(jì)—知識(shí)經(jīng)濟(jì)—智慧經(jīng)濟(jì)形態(tài)轉(zhuǎn)化，極大地降低社會(huì)交易成本，提高資源，優(yōu)化配置效率，提高產(chǎn)品、企業(yè)、產(chǎn)業(yè)附加值，推動(dòng)社會(huì)生產(chǎn)力快速發(fā)展。
數(shù)字經(jīng)濟(jì)的本質(zhì)在于信息化。信息化是由計(jì)算機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)等生產(chǎn)工具的革命所引起的工業(yè)轉(zhuǎn)向信息經(jīng)濟(jì)的一種社會(huì)過程。信息的生產(chǎn)和應(yīng)用兩大方面是其中的關(guān)鍵。
1.2 數(shù)字化助力染整企業(yè)轉(zhuǎn)型
染整生產(chǎn)從小批量、多品種加工，提升為實(shí)現(xiàn)及時(shí)化生產(chǎn)和一次準(zhǔn)確化生產(chǎn)，這就需要不僅能迅速、準(zhǔn)確地監(jiān)視生產(chǎn)過程的工藝變量，而且能迅速地進(jìn)行工況分析、判斷，做出工藝優(yōu)化的操作決策的自動(dòng)化裝備。生產(chǎn)過程自動(dòng)地檢測、控制，嚴(yán)格的信息采樣、變送、控制，替代操作者的部分勞動(dòng)，使生產(chǎn)在不同程度上自動(dòng)地進(jìn)行。生產(chǎn)過程按規(guī)定的工藝變量(如溫度、濕度、速度、張力、濃度、液位、色澤、時(shí)間、克重、門幅、導(dǎo)布、含氧量、pH值、預(yù)縮率及化學(xué)藥劑的施加量等)值要求“上真工藝”，確保產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性、再現(xiàn)性，達(dá)到節(jié)能、降耗、低成本，安全、可靠、少污染的清潔生產(chǎn)，提高染整企業(yè)綜合技術(shù)實(shí)力和市場競爭能力。染整生產(chǎn)過程自動(dòng)化是染整企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重大舉措。
染整生產(chǎn)過程中，由于自然或人為的原因，工藝變量值往往發(fā)生波動(dòng)，偏離工藝變量的規(guī)定值產(chǎn)生偏差。要達(dá)到穩(wěn)定操作工藝的再現(xiàn)性好,就必須對(duì)它們及時(shí)地進(jìn)行檢測,并對(duì)生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，以消除這種偏差而使工藝變量恢復(fù)到規(guī)定值，達(dá)到“上真工藝”生產(chǎn)。
1.3 生產(chǎn)數(shù)學(xué)化必須自動(dòng)化技改
在染整生產(chǎn)過程中，檢測的目的是正確及時(shí)地掌握各種工藝變量的信息，一般情況是獲取被測對(duì)象信息的大小，即被測量的大小，因此，信息采集的主要含義，就是測量和取得測量數(shù)據(jù)。完成信號(hào)的檢測需要有傳感器與多種儀表的組合，這樣便形成了測量系統(tǒng)。
要實(shí)施生產(chǎn)數(shù)字化，必須先進(jìn)行自動(dòng)化的技改，自動(dòng)化儀表按其功能不同，大致分成四個(gè)大類，即檢測儀表(包括各種變量的檢測元件和變送器等)、顯示儀表(包括用模擬量顯示和數(shù)字量顯示)、調(diào)節(jié)儀表(包括氣動(dòng)、電動(dòng)調(diào)節(jié)儀表)和執(zhí)行器(包括氣動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)等執(zhí)行器)這些儀表之間的關(guān)系如圖1所示。
在染整生產(chǎn)中，不僅需要采用各種檢測方法將工藝變量的大小測量出來，而且還要求把這些測量值及時(shí)、準(zhǔn)以便提供生產(chǎn)所必需的數(shù)據(jù)，讓操作者了解生產(chǎn)過程的全部情況，更好地操縱、管理生產(chǎn)。
2 工藝參數(shù)的數(shù)據(jù)采集傳感器
2.1 數(shù)字式傳感器的應(yīng)用
數(shù)字式傳感器能夠直接非電量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，這樣就不需要A/D轉(zhuǎn)換，直接用數(shù)字顯示。
數(shù)字式傳感器與模擬式傳感器相比有以下優(yōu)點(diǎn)：測量精度和分辨率高，穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)，便于與微機(jī)接口，適當(dāng)遠(yuǎn)距離傳輸?shù)取?/div>
2.2 編碼器
將機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)的模擬量（位移）轉(zhuǎn)換成以數(shù)字代碼形式表示的電信號(hào)，這類傳感器稱為編碼器。
編碼器的種類很多，主要分為脈沖盤式（增量編碼器）和碼盤式編碼器（絕對(duì)編碼器），有接觸式、電磁式及光電式三種碼盤式編碼器。
光電式編碼器的性價(jià)比最高，它作為精密位移傳感器在自動(dòng)控制技術(shù)中得到廣泛的應(yīng)用。
2.3 智能式傳感器的應(yīng)用
2.3.1智能傳感器與傳統(tǒng)傳感器的差別？
傳統(tǒng)的傳感器只能作為敏感元件，檢測物理量的變化，而智能傳感器則包括測量信號(hào)調(diào)理(如濾波、放大、A/D轉(zhuǎn)換等)、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)顯示以及自校、自檢、自補(bǔ)償?shù)裙δ?，圖2為智能傳感器的原理框圖。
微處理器是智能傳感器的核心，它不但可以對(duì)傳感器的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理，還可以通過反饋回路對(duì)傳感器進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于微處理器可以充分發(fā)揮各種軟件的功能，完成硬件難以完成的任務(wù)，從而大大降低了傳感器制造的難度，提高了傳感器的性能，降低了成本。需要指出的是，除微處理器以外，智能傳感器相對(duì)于傳統(tǒng)傳感器的另一顯著特征是其信號(hào)調(diào)理電路。被測的物理量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)后，送到信號(hào)調(diào)理電路中，進(jìn)行濾波、放大、轉(zhuǎn)換，再送入計(jì)算機(jī)(微處理器)中進(jìn)行處理。
2.3.2無論是傳感器的智能化，還是集成智能化傳感器，都是帶有微機(jī)的兼具檢測信息和處理信息功能的傳感器，可統(tǒng)稱為智能式傳感器。和傳統(tǒng)的傳感器相比，智能化傳感器具有以下功能。
(1)具有邏輯判斷、統(tǒng)計(jì)處理功能，可對(duì)檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)和修正，還可進(jìn)行線性、非線性、溫度、噪聲、響應(yīng)時(shí)間、交叉感應(yīng)以及緩慢漂移等的誤差補(bǔ)償，提高了測量準(zhǔn)確度。
(2)且有自診斷、自校準(zhǔn)功能，可在接通電源時(shí)進(jìn)行開機(jī)自檢，可在工作中進(jìn)行運(yùn)行自檢，并可實(shí)時(shí)自行診斷測試，以確定哪一組件有故障，提高了工作可靠性。
(3)具有自適應(yīng)、自調(diào)整功能：可根據(jù)待測物理量的數(shù)值大小及變化情況自動(dòng)選擇檢測量程和測量方式，提高了檢測適用性。
(4)具有組態(tài)功能，可實(shí)現(xiàn)多傳感器、多參數(shù)的復(fù)合測量，擴(kuò)大了檢測與使用范圍。
(5)具有記憶、存儲(chǔ)功能:可進(jìn)行檢測數(shù)據(jù)白隨時(shí)存取，加快了信息的處理速度。
(6)具有數(shù)據(jù)通信功能：智能化傳感器具有據(jù)通信接口，能與計(jì)算機(jī)直接聯(lián)機(jī)，相互交換信息提高了信息處理的質(zhì)量。
2.3.3智能式傳感器網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的應(yīng)用
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已滲透到各行各業(yè)，從傳統(tǒng)的現(xiàn)場模擬信號(hào)通信方式轉(zhuǎn)為現(xiàn)場級(jí)的全數(shù)字信號(hào)通信方式，即傳感器現(xiàn)場級(jí)的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)方式。因此，基于現(xiàn)場總線，基于以太網(wǎng)等的傳感器網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)及應(yīng)用。
一般的智能傳感器都具有雙向通信功能，即微處理器和基本傳感器之間能夠相互通信，微處理器不但接收、處理傳感器的數(shù)據(jù)，還可將信息反饋至傳感器，對(duì)測量過程進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。但這種雙向通信功能離真正意義上的網(wǎng)絡(luò)通信還有距離。因此，各國科學(xué)家和技術(shù)人員在智能傳感器的基礎(chǔ)上研究了網(wǎng)絡(luò)化傳感器，使傳感器在實(shí)現(xiàn)智能化的基礎(chǔ)上同時(shí)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，使現(xiàn)場測控參量就近上網(wǎng)，并具備必要的信息處理功能。
現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)可以認(rèn)為是一個(gè)局部測控網(wǎng)絡(luò)。但基于現(xiàn)場總線的智能傳感器只是實(shí)現(xiàn)了各種現(xiàn)場總線通信協(xié)議，還沒有實(shí)現(xiàn)真正意義上的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。目前，研究具有網(wǎng)絡(luò)通信功能的智能傳感器(即實(shí)現(xiàn)智能傳感器的網(wǎng)絡(luò)化)，不僅要使智能傳感器滿足于支持現(xiàn)場總線通信協(xié)議進(jìn)入局部測控網(wǎng)絡(luò)，而且要使智能傳感器實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議(EEE 802.3、TCP/IP等)，使智能傳感器能直接與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，進(jìn)一步還可以實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上任何節(jié)點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問，信息適時(shí)發(fā)布與共享，以及對(duì)智能傳感器的在線編程和組態(tài)，這才是網(wǎng)絡(luò)傳感器的目標(biāo)和價(jià)值所在。
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