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無需外部PLC——工業4.0時代下的智能驅動

   日期:2020-01-03     瀏覽:110    評論:0    
核心提示:隨著工業4.0應用的快速增長,機器制造商們對于使用更少的人員為先進的機器提供更短的開發時間感到壓力。利用實時的數據為運行決策制定提供必要信息的需求正在不斷增長。與工業4.0 相關的關鍵字是連接性(在生產過程
 隨著工業4.0應用的快速增長,機器制造商們對于使用更少的人員為先進的機器提供更短的開發時間感到壓力。利用實時的數據為運行決策制定提供必要信息的需求正在不斷增長。與工業4.0 相關的關鍵字是連接性(在生產過程中所有參與者之間的連接),即使是在還沒有應用工業4.0 的工廠里也是如此。很重要的一點是組件或系統至少要能與工業4.0的要求相兼容,并且可以與內部和外部網絡進行連接和通訊。

  盡管使用新的組件很容易實現,但是將所有現有的系統都進行替換來確保兼容性并不現實。這導致了各種設備的開發,這些設備至少提供了與工業4.0系統的基本連接,而不會影響自動化邏輯。


傳動的發展使制造商可以通過內置的技術來配置各種功能,這些技術消除了對于外部PLC的需求,這反映出了對提供有限功能的上一代傳動所進行的改變。圖片來源:博世力士樂


無需外部PLC
現代的驅動系統已經具備了足夠的智能化來完成位置位移和速度控制。這些功能的實現會像通過手機來查看電子郵件一樣簡單。工業4.0帶來的另一個期望是,驅動系統可以獲取機器功能和性能方面的數據,然后配置數據并向外界呈現這些數據。
先進的驅動制造商可以通過內置的技術來配置各種功能,這些技術消除了對于外部可編程邏輯控制器(PLC)的需求。例如,目前最新的伺服驅動包括國際電工技術委員會(IEC)61131-3可編程控制器操作系統。這反映出了對提供有限功能的上一代驅動所進行的改變。
要想全部了解驅動器中這些先進性的含義還需要一些時間,不過現在的智能驅動有能力解決實時的控制挑戰,這也是工業4.0的一個主要方面。去掉了PLC,直接進入到驅動器可以消除時間間隔,而且優化了周期時間和產品的一致性。
 保持同步
即便一套驅動系統確實包含了一定的解決問題的工具或者功能塊,還是要面對將一臺機器上的多個運動同步起來的挑戰。在使用的總線系統不確定的情況下,可以采用的解決方案是讓驅動器之間進行通信,而不必返回中央控制系統。這也是例如SERCOS III這類確定性的總線系統自成一體的地方。一套確定性的系統并不是應用工業4.0的必要的先決條件。驅動器可以存儲實時數據并以一種非確定性的方式發送給上行系統。
現在驅動內有了各種先進的工具可供使用,因此選擇正確的工具是很重要的。目標應該是使沒有特定經驗的機器制造商編程人員可以訪問和使用這些功能。建議使用經過試驗和測試過的PLC功能塊,它們可以用在IEC 61131-3標準下的PLC,甚至可以與梯形邏輯編程合并起來。
現在有各式各樣的功能塊可用,可以根據每個應用的需求而進行選擇。它們能做到的包括從收集傳送帶上產品的位置信息、繞線機的控制到閉環套準控制,甚至為橫切割機和交叉封口機創造完整的運動軌跡。
創建HMI
人機界面(HMI)是工業4.0的另一個關鍵組件。在過去,為機器和操作員創建接口需要中央PLC和總線系統的介入,總線系統用于將關鍵的機器設定信息和變量發送到驅動上去。在顯示到HMI上之前,診斷和機器狀態信息會被重新導入到PLC中去。
雖然現代的總線系統可以完成這個功能,不過它可能需要大量的編程工作,并且當驅動系統中包含所有所需信息時可能是不必要的。為解決這個問題,許多驅動系統都包含創建HMI所需的所有工具。在某些情況下,中央PLC可能都不需要,因為驅動可以使用全范圍的輸入和輸出,以往它們一般都會連接到PLC上。
必須控制的關鍵因素是設置和調試機器所需的時間。 智能驅動器現在提供了許多工具,可以通過優化的軸運動和過程同步來減少啟動時間。
這些快速啟動工具的設計讓傳動在機器調試的前期就可以動起來,甚至在機器控制軟件還還沒有安裝到系統中的時候。這帶來的結果是僅僅使用基本的IT工具(如移動電話或平板電腦),就可以快速簡單地測試機器的機械性能。
有助于維護
智能的驅動系統可以參與主動維護策略,因為它們在供貨時可以與一整套完整的、可以進行關鍵預測性維護功能的關鍵工具整合在一起,將額外的編程工作量降到最低。這個軟件可以設置成持續監控實時的機器性能狀態以及工藝狀況。這包括通過分析溫度變化進行的波形分析,以及檢查是否有反沖、摩擦增加或者過程過載等。
如果出現故障情況,會生成一個代碼并發送到HMI上。如果發現需要機器停止運行的關鍵問題,則可以在驅動器內做出決定,從而最大限度地減少生產損失和機器損壞的風險。
工業4.0為智能傳動提供了增強的處理能力以及改進的功能性。這為制造企業優化編程、生產以及維護帶來了更多機會。因為在許多情況下對PLC需求都降低了甚至不再需要了,因此可以在更短的時間內創建更先進的機器。(作者:Mike Loma)

 
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