电源位于系统的中心节点，其功能绝不应该仅限于供电，尤其是在大数据时代。电源相关大量实时信息，比如，输出电流和输出电压水平是多少?设备的剩余寿命是多长?特定应用中温度变化情况如何?电源负载比例有多高?市电电压质量如何?这些数据对提高系统可用性并降低运维成本具有至关重要的作用。让电源成为中心节点上的“传感器”，采集信息并妥善利用，这不仅是电源行业的创新突破，同时也能够为工业物联网(IIoT)做出巨大贡献。

图1  电源作为工业物联网的数据源，可为用户带来附加价值

在实践中，PULS普尔世将值得信赖960 W电源QT40.241与采用国际标准化I/O技术(IEC 61131-9)的IO-Link相结合。IO-Link是为了检索来自现场层面的传感器和执行器(IO-Link设备)信号而开发的一项技术。这些信号通过IO-Link主机导入至相应的现场总线系统，然后传输至自动化系统。现场总线与IO-Link相结合，可在所有层面上实现智能工厂不可缺少的连续通信。QT40.241-B2采用IO-Link规范V1.1，可在COM 3端口提供快速数据传输速度(230.4 kBaud)。凭借正面集成的4极M12插座，可以直接连接到IO-Link主机，从而快速高效地集成到现有IO-Link系统中。这一突破性设计构成PULS Connect项目的一部分，由普尔世向Frost & Sullivan的制造业领导力委员会呈送。委员会对该电源进行了全面的严苛测试，也考核了其为生产企业提供的附加价值。得益于始终信守以用户为中心的战略，普尔世保持了与IBM、博世、思科和罗氏等大公司旗鼓相当的地位。最终，QT40.241-B2在正式上市前便荣获声望卓著的制造领袖奖(Manufacturing Leadership Award)。

基于高可靠性的海量数据

原型QT40.241三相导轨电源具备久经市场验证的高可靠性，拥有超长寿命，且结构紧凑，转换效率高达95.3%，在-25℃～+60℃温度范围内可提供满功率(降额不超过 +70℃时降额)。该电源还具有50%的功率储备。启动重负荷时，QT40.241可持续5 s提供1440 W输出功率。为确保熔断器可靠跳闸，该电源可持续25 ms产生最大为110 A的峰值电流。尽管附加了IO-Link功能，QT40.241-B2的出色可靠性仍与原型QT40.241不相上下。同样，在3AC 480V、连续满负荷及 +40℃环境温度的极端条件下，寿命仍长达66000小时。这就使得可兼容IO-Link的QT40特别适用于汽车制造业、工厂自动化和加工行业等故障要求极为苛刻的应用。

集成的IO-Link模块可通过设备中的交流/直流转换而进行自主工作。这就意味着，IO-Link通信模块中的任何故障都不会对电源的功能和可用性产生任何影响。如果外部影响(如雷击引起的过压)导致电源故障，内部IO-Link模块可以立即将一条报警消息发送给更高级别的控制系统。随后，可从外部对协议进行查询，对导致故障的情况进行分析，进而找到解决方案。例如，在此过程中，所获得的电源数据被永久存储在集成内存中，可通过标准 IO-LINK/USB主机对这些数据进行查询。

图2 电源通过 IO-Link 无缝集成到基础架构之中 – 无需考虑更高层级的现场总线

IO-Link电源“会说话”

IO-Link基于串行双向点对点通信，总体上非常可靠，并且具有很高的安全性。同时，IO-Link也是完全作为用户友好型即插即用解决方案而设计的，安装和操作十分简单。标准屏蔽式IO 电缆是布线的唯一要求。这就确保了兼容所有标准现场总线系统和自动化系统，使用选择灵活多样。

对于IO-Link系统中的通信，一般需要区分周期性数据和非周期性数据。例如，输出电流包含在过程数据中，并由QT40通过周期性数据电报形式每隔2 ms发送给主机。非周期性信号包含了可随时通过主机查询的输入和输出参数等设备信息。该电源还会报告特殊事件。

在QT40中，这些事件可能是输入电压太低或太高、过载或温度太高等警告或错误消息。如果出现异常情况，电源向IO-Link主机发送一条消息，甚至可在故障实际发生之前就向用户显示需要采取措施。因此，维护具有预防性和按需进行的特点。也就是说，不再需要进行严格的周期性定期维修工作。从而可节省新设备购置和维护等成本。

图3 IO-Link电源可为系统提供的信息

通过 IO-Link 进行连接，还有助于通过自动化系统中使用的用户软件实现远程诊断和参数化。用户可通过配置软件设置电源的输出电压，如果在用户软件中启用了远程访问，该设备即可实现远程开关操作。

用户的自定义设置以及关键过程值被保存在能完全抵御电压故障的自动化系统中，同时也被保存在电源内置的非易失性内存中。如果需要更换设备，则可根据自动化系统中存储的参数，在不停机的情况下对新设备进行快速、自动的参数化。因此，就长期而言，可以避免因维护工作而导致的停机时间。电源发送的数据还提供了有关故障原因的信息，因此，使排查问题变得更加简单。

机器学习与工业物联网相结合

QT40.241-B2所记录的数据不仅构成了未来几年技术创新的基础，最重要的是，普尔世在此还考虑到了机器学习与工业物联网相结合的重要性。该电源已经能提供输出电流的精确测量值，亦即负载电流，我们可以以此检测和描述数字化的负载曲线。例如，根据输出电流的信息，可以确定负载在较长时间内是否发生了变化。如出现爆击曲线，可能表示机器或设备出现磨损迹象。而通过基于人工神经网络的计算机辅助数据分析，即可检测并报告这种异常。未来，就后续问题，完全可以使用人工智能程序执行类似的自动化决策过程。由此可见，若电源能够作为一种数据来源，则可为工厂环境中数据的使用提供全新的选择。智能工厂需要有实时监控各个生产环节、生产工具状态的能力。电源将电流作为标准化的数据来源并对此输出通信，为增加企业运营组织的灵活性、实现智能工厂生产提供了可靠的数据基础，有助于企业从原有的刚性生产过程转移到动态生产过程。例如，在已建立的生产结构中，数据的不兼容性和不一致性，或在网络扩展方面困难，诸如此类常见的大数据问题均有可能避免。

结论是：电源在为用户提供稳定的能源供应的同时，也能够提供与时俱进的数据来源，通过全新视角来审视生产的物理过程和设备的性能要求。这些重要信息可助企业优化系统的可用性，提高资源利用效率。此外，它还有助于降低能源成本，以及按需实现预防性维护。在如今轰轰烈烈的数字化、智能化生产的发展洪流中，电源不仅是幕后默默无闻的被动支持者，也可能成为大数据应用的主动参与者，登上第四次工业革命的舞台，为工业物联网提供无限可能。