寧波海川機器人丨自動化系統(tǒng)集成向“自組裝”機器自動化系統(tǒng)邁進

2023-04-12 責任編輯：未填 瀏覽數(shù)：53 B2B商機網(wǎng)|嬌嬌科技-免費b2b網(wǎng)站-免費的供求信息發(fā)布平臺

核心提示：原標題：自動化系統(tǒng)集成的新發(fā)展：向“自組裝”機器自動化系統(tǒng)邁進不斷發(fā)展的plc和pac平臺、網(wǎng)絡(luò)和編程方法，推動了自組裝機器自動化系統(tǒng)的出現(xiàn)，它可以降低風險，減少用戶集成的工作量。一般情況下，自動化工廠和工

原標題：自動化系統(tǒng)集成的新發(fā)展：向“自組裝”機器自動化系統(tǒng)邁進


不斷發(fā)展的plc和pac平臺、網(wǎng)絡(luò)和編程方法，推動了自組裝機器自動化系統(tǒng)的出現(xiàn)，它可以降低風險，減少用戶集成的工作量。

一般情況下，自動化工廠和工藝過程是由許多較小的機器或設(shè)備子系統(tǒng)集成而來的，需要大量的系統(tǒng)集成和定制工作。多年以來，用戶一直希望有一種更好的方法來簡化這些集成工作，以節(jié)省資金，降低風險。自動化自組裝（self-assembly）在逐步增加，硬件、通信和軟件方面的進步正在簡化系統(tǒng)集成，并縮短了從工程實施到生產(chǎn)所用的時間。

隨著時間的推移，盡管機器自動化產(chǎn)品和實踐已經(jīng)有所改善，但在集成方面仍有一定的障礙。很多時候，硬件、通信協(xié)議和軟件編程都依賴于不兼容的技術(shù)，這會影響系統(tǒng)集成工作的開展。在最困難的情況下，實現(xiàn)不同設(shè)備之間的互操作性成為極其復(fù)雜、昂貴且耗時的任務(wù)。

幸運的是，現(xiàn)在的情況已經(jīng)有所改善。即使對于像可編程邏輯控制器（plc）和可編程自動化控制器（pac）這樣執(zhí)行特定任務(wù)的硬件，模塊化編程方面的努力也獲得了關(guān)注。網(wǎng)絡(luò)方法和通訊協(xié)議方面的進展，使其能夠提供可理解的信息交換。伴隨這些進展，基于plc和pac的自動化技術(shù)，正朝著自組裝機器自動化系統(tǒng)應(yīng)用的方向發(fā)展，這樣模塊化子系統(tǒng)就可以輕松的集成到整個系統(tǒng)中去。



什么是自動化自組裝？

幾乎所有類型的制造設(shè)施都會包含各種自動化子系統(tǒng)。例如，典型的飲料生產(chǎn)制造設(shè)施可能包括：原料儲罐、混合和加工裝置、瓶灌裝機、物料輸送帶、包裝設(shè)備、水過濾系統(tǒng)、蒸汽和壓縮空氣設(shè)施。

但通常情況下，任何生產(chǎn)設(shè)施都有許多特定設(shè)備和供應(yīng)商。最終用戶通常更關(guān)注設(shè)備的機械互操作性和性能。他們可能會發(fā)現(xiàn)，在相關(guān)的plc和pac控制平臺之間，實行某種程度的統(tǒng)一是不切實際或不可能的。因此，成套設(shè)備供應(yīng)商最終將交付各種自動化系統(tǒng)，每種系統(tǒng)都使用不同的方法編程。出于知識產(chǎn)權(quán)或運營績效的原因，其中一些設(shè)備甚至可能是加密且無法訪問的。

這些成套設(shè)備中的每一個都有自己的、往往是獨特的控制器、輸入/輸出（i/o）、儀表和人機界面（hmi）部件。它們可能需要與上游設(shè)備、下游設(shè)備、對等系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)的某種組合進行交互。

實際上，許多最終用戶都希望子系統(tǒng)的plc和pac，由更高層次的總體控制平臺進行監(jiān)視，如果可能的話由其來協(xié)調(diào)。系統(tǒng)集成協(xié)調(diào)這些交互工作。將不同系統(tǒng)集成到一個有凝聚力的整體中是很困難的，這毫不奇怪。

但是，如果每個子系統(tǒng)都可以定義可用的數(shù)據(jù)和功能，然后將其公開給其它系統(tǒng)，那么系統(tǒng)集成工作就會更有效。此功能可以稱為自組裝，實施起來就更簡單、更便宜和更。

自動化系統(tǒng)集成的發(fā)展

基本的自組裝可能需要導(dǎo)出子系統(tǒng)plc或pac的配置，并將其手動導(dǎo)入到監(jiān)控平臺中。在更先進的情況下，子系統(tǒng)可以向具有實物響應(yīng)功能的監(jiān)管系統(tǒng)自我發(fā)布其功能。這甚至可以通過事件變更通知動態(tài)進行。

自組裝的實現(xiàn)依賴于一些基本功能的發(fā)展。多年以來，plc和pac平臺和實踐一直在向前發(fā)展，并獲得了許多必要的功能，包括：

?plc、pac和網(wǎng)絡(luò)硬件具有強大的功能，可以實現(xiàn)編程、數(shù)據(jù)模塊化、復(fù)用性和通信；

?網(wǎng)絡(luò)協(xié)議添加了可以傳輸情境數(shù)據(jù)的模型；

?系統(tǒng)級模塊化配置概念，基于既有平臺的發(fā)展，使自組裝成為可能。

接下來將深入探討每個階段是如何逐步支持實現(xiàn)工業(yè)自動化自組裝目標的。

控制器升級改善系統(tǒng)集成

plc是最早用于批量生產(chǎn)的數(shù)字工業(yè)自動化平臺。早期模型使用基本的梯形圖邏輯，并且每個供應(yīng)商都有專有軟件。為每個新項目編程，的方式是復(fù)制和粘貼，最壞的情況是重新編寫程序。某些plc甚至還具有封裝常用例程的功能。

隨著自動化平臺獲得更多功能，供應(yīng)商開始將其定義為pac。pac配置了更好的功能，用于創(chuàng)建用戶自定義和面向原始設(shè)備制造商（oem）的基于庫的對象，可對這些對象進行配置以保護知識產(chǎn)權(quán)，并確保性能。

邊緣控制器已經(jīng)出現(xiàn)好多年了。他們將pac功能與類似pc的計算功能相結(jié)合，將運營技術(shù)（ot）的確定性控制與更多信息技術(shù)（it）友好的處理和網(wǎng)絡(luò)功能結(jié)合在一起。

共享數(shù)據(jù)庫的概念，使plc、pac、邊緣控制器、hmi和運動控制系統(tǒng)等多個控制元素之間的交互變得更容易。自動化系統(tǒng)也更易于使用，功能更強大，并獲得了一些類似于商業(yè)系統(tǒng)中面向?qū)ο缶幊蹋╫op）的概念，以促進代碼的創(chuàng)建、使用、改進和復(fù)用。但是，邏輯和數(shù)據(jù)處理方面的進展，仍主要集中在機器自動化層面。



用語義來制定信息模型

為了連接plc、pac、邊緣控制器、hmi和其它機器自動化元件，以太網(wǎng)已成為首選介質(zhì)。當然，仍然存在一些特殊情況，例如在運動控制領(lǐng)域或在危險場所，需要更專業(yè)的工業(yè)現(xiàn)場總線來提供性能優(yōu)勢。但是，對于工廠內(nèi)的大多數(shù)情況，以太網(wǎng)已經(jīng)提供了從基本數(shù)據(jù)傳輸?shù)饺嫘畔⒔粨Q所需的基本網(wǎng)絡(luò)性能。很多協(xié)議都可用于工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用。其中一些協(xié)議只能傳輸原始數(shù)據(jù)，需要發(fā)送和接收系統(tǒng)進行大量的用戶規(guī)劃，以處理縮放、還原、標簽分組和輪詢速率。

更高級的協(xié)議（例如opcua）包括引用、變量、對象和數(shù)據(jù)類型，這些協(xié)議允許最終用戶使用語義來制定信息模型。語義通過情境信息來增強原始數(shù)據(jù)，包括描述性信息和縮放信息，從而可以創(chuàng)建系統(tǒng)組件能夠理解的面向?qū)ο蟮男畔ⅰＰ畔⒛Ｐ瓦€具有將信息的存在以及結(jié)構(gòu)或語義是否發(fā)生變更的信息通知接收者（客戶端）的功能。

例如，在plc程序中實例化某種類型的泵時，發(fā)現(xiàn)服務(wù)可以通知客戶端系統(tǒng)：新的泵對象被創(chuàng)建及其所處的位置。泵對象可以包括用于運行狀態(tài)、轉(zhuǎn)速命令以及入口/出口溫度和壓力的數(shù)據(jù)標簽。如果稍后將軸承溫度標簽添加到泵，則可以更新數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并通知客戶系統(tǒng)。

通過使用語義，接收系統(tǒng)可以自動解釋來自原始系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。機器自動化系統(tǒng)可以使用同一語言有效地進行交互。

諸如namur模塊類型包（mtp）之類的行業(yè)標準，在提升模塊化和封裝系統(tǒng)的概念方面發(fā)揮了重要作用。

機器即對象和模塊類型包

邏輯、數(shù)據(jù)和封裝的發(fā)展，是機器即對象（maao）概念實現(xiàn)的必要條件。當供應(yīng)商使用機器即對象方法配置設(shè)備時，他們會封裝機器自動化系統(tǒng)，以便它們可以自我發(fā)布，并能夠自組裝到其它系統(tǒng)中。

諸如namur模塊類型包（mtp）之類的行業(yè)標準，在提升模塊化和封裝系統(tǒng)的概念方面發(fā)揮了重要作用。mtp確定了自動化的某些方面，并指明了它們與外部或監(jiān)控系統(tǒng)交互的方式。將基于mtp的自動化設(shè)備連接到監(jiān)控系統(tǒng)后，系統(tǒng)可以將設(shè)備理解為功能機器對象。

mtp為開發(fā)人員提供了一種識別和定義可用設(shè)備功能以及如何調(diào)用它們的方法。所有必需的數(shù)據(jù)標簽都在情境下公開，用于命令、監(jiān)視、報警和診斷子系統(tǒng)。子系統(tǒng)供應(yīng)商甚至可以開發(fā)hmi顯示器，并將其導(dǎo)入監(jiān)控系統(tǒng)。

使用mtp配置的機器，可能包含大量內(nèi)部使用的邏輯和數(shù)據(jù)標簽。但是，監(jiān)控系統(tǒng)只能訪問高級操作所需的內(nèi)容。例如，一個打包了plc控制的混合料罐系統(tǒng)，可以與使用mtp模型的監(jiān)控系統(tǒng)集成在一起。監(jiān)控系統(tǒng)可以調(diào)用填充、混合和排放循環(huán)。然后，機器的自動化系統(tǒng)負責處理定時、打開和關(guān)閉閥門、運行攪拌器，生成狀態(tài)和警報標簽的詳細信息。

工業(yè)自動化的發(fā)展一直在向更加集成化的系統(tǒng)方向發(fā)展，模塊類型包和機器即對象等概念將原始數(shù)據(jù)和基本功能提升為情境化的信息和功能。前瞻性的公司正在確保他們的plc、pac、邊緣控制器、軟件和網(wǎng)絡(luò)平臺可以進行自組裝，為終端用戶提供使用模塊化子系統(tǒng)組裝和重新配置生產(chǎn)工廠的能力。

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