（1）智能装备的基本内涵。

智能装备是智能工厂实施和运行的保障。智能装备是在现有数控装备所具备的数字控制能力基础上，增强感知决策功能，提升制造装备的智能处理能力。智能装备是控制执行层完成产品加工的基本场所，保障生产数据或指令的执行和实施，完成产品的加工。

智能装备的整机结构、功能部件、控制原理等都与工艺方法有关，涉及的关键技术主要有：工况的动态感知与信息采集、位置或状态判定及误差分析、基于工艺知识的决策处理技术等。不同工艺方法有其特有的工艺参数——加工目标关系曲线和制造知识，这些工艺曲线和制造知识嵌入智能装备的控制系统中，支持基于工况的实时分析和决策处理。工程实现中要注意以下几点：

——通过集成位置、力、热、振动、视觉识别等传感元件实现工件位置、几何形状、加工工况的实时采集。

——通过信号分析处理、位置误差分析、运动状态分析等确定工况状态、工作曲线等。

——在现有控制装置上通过嵌入工艺参数——加工目标关系决策规则、基于工艺知识的决策处理实现基于加工工况的处理，控制系统按决策结果给出的工艺参数、针对工况的处理措施等驱动执行机构运行。

——针对制造工艺特点，引入一批数字化、自动化、柔性化装备，提升效率、柔性和质量一致性。例如，加工工艺引入智能数控加工和中心、FMS等；装配工艺引入自动拧紧等；检测环节引入坐标机、激光跟踪仪、视觉/超声等在线检测装置等；物流环节引入AGV/RGV、智能叉车、立体物料和刀具仓库等；同时，采用机器人/机械手，从事上下料、翻转、搬运、焊接、检测等，针对零件高效、高精加工要求，通过加装传感器实现设备在线监测和零件在线检测，进而通过自适应控制实现智能加工。

（2）智能装备的基础。

①控制器（Controller）。

智能工厂的大脑，是指按照预定顺序改变主电路或控制电路的接线和改变电路中电阻值来控制电动机的启动、调速、制动和反向的主令装置。由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器组成，它是发布命令的“决策机构”，即完成协调和指挥整个计算机系统的操作。智能工厂中常用的控制器有PLC、工控机等。

可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，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。

②机器人（Robot）。

机器人是智能工厂的执行者，是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以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纲领行动。它的任务是协助或取代人类的工作，例如生产业、建筑业或是危险的工作。机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置、控制系统和复杂机械等组成。

③伺服电机（Servo Motor）。

伺服电机是为智能工厂提供动力的肌肉，是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。伺服电机可使控制速度、位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。

伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压低等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。

④传感器（Transducer/Sensor）。

传感器是智能工厂的触觉。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。(www.daowen.com)

在智能生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。因此可以说，没有众多优良的传感器，智能生产也就失去了基础。

⑤变频器（Variable-Frequency Drive，VFD）。

变频器是智能工厂的交换器。变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率的方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元、微处理单元等组成。

变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，可根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的；另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护，等等。

⑥电磁阀（Electromagnetic Valve）。

电磁阀是智能工厂的开关。电磁阀是用电磁控制的工业设备，是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器，并不限于液压、气动。用在工业控制系统中调整介质的方向、流量、速度和其他的参数。电磁阀可以配合不同的电路来实现预期的控制，而控制的精度和灵活性都能够保证。

电磁阀有很多种，不同的电磁阀在控制系统的不同位置发挥作用，最常用的是单向阀、安全阀、方向控制阀、速度调节阀等。

⑦工业相机。

工业相机是智能工厂的眼镜。工业相机是机器视觉系统中的一个关键组件，其最本质的功能就是将光信号转变成AFT-808小型高清工业相机有序的电信号。工业相机一般安装在机器流水线上代替人眼来做测量和判断，通过数字图像摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统。图像处理系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。

⑧仪器仪表（Instrumentation）。

仪器仪表是智能工厂的调节系统。仪器仪表是用以检出、测量、观察、计算各种物理量、物质成分、物性参数等的器具或设备。真空检漏仪、压力表、测长仪、显微镜、乘法器等均属于仪器。

智能工厂中需要应用各种仪器仪表，比如测量压力、液位、流量、温度等一些控制过程所需要的参数值，就需要相关的仪器仪表。

⑨自动化软件（Automation Software）。

自动化软件是智能工厂的心脏。由于工业控制系统的管控一体化趋势控制工程网版权所有，使得工业控制系统与传统IT管理系统以及互联网相连通，内部也越来越多地采用了通用软件、通用硬件和通用协议。

比较常见的是SCADA自动化系统（Supervisory Control and Data Acquisition）。SCADA自动化系统就是我们所说的数据采集与监控系统。它主要是受计算机技术的支撑，对各种生产过程进行调度自动化控制的系统。SCADA自动化系统，可以在无人看管的情况下，自动化对生产进行长时间的精准监椌，并且从中获取有效的信息数据，为监管的管理者提供有力的评价参考。

⑩控制柜（Control Panel）。

控制柜是智能工厂的中枢系统。控制柜又包括许多种，有电气控制柜、变频控制柜、低压控制柜、高压控制柜、水泵控制柜、电源控制柜、防爆控制柜、电梯控制柜、PLC控制柜、消防控制柜、砖机控制柜，等等。智能工厂中涉及电气、变频、电源、水泵等控制柜，根据不同的需求选择不同的控制柜，实现不同的控制功能。