針對自動化的機電一體化構(gòu)想
2015-9-17 來源： 作者：
為了針對工業(yè)4.0簡化工程過程并提高單個單元的重復(fù)利用率，設(shè)計者著眼于機器的模塊化結(jié)構(gòu)及其機電一體化應(yīng)用，對此控制十分重要。
革新速度和縮短開發(fā)時間在全球競爭中日益重要，企業(yè)開發(fā)新機器和設(shè)備時機電一體化構(gòu)想是一個重要的成功因素，“機電一體化”這一概念反映“機械”和“電子”這兩個領(lǐng)域的協(xié)作，機電一體化系統(tǒng)主要由模塊組成，每個模塊都有感應(yīng)器、執(zhí)行器、信息處理(軟件)和基礎(chǔ)機械系統(tǒng)(液壓或氣動)。
從中長期來看，只有持續(xù)的跨學(xué)科“模塊思維”才能成功，支持這種設(shè)想的控制系統(tǒng)起著重要作用，但當(dāng)前系統(tǒng)有其局限性，一方面雖然軟件模塊可以設(shè)置，但如果通過強大的中心控制系統(tǒng)實施，單個模塊的驗收就會變得復(fù)雜，另一方面區(qū)域性控制可用于模塊的自動化，這會在建立相互聯(lián)系時提高成本，控制單元的數(shù)量和排列也應(yīng)與機器的整體一體化結(jié)構(gòu)理想匹配，因此設(shè)計前就應(yīng)考慮這些要點，以免后期改造時增加成本。
自動化系統(tǒng)提供新的改造可能性
Pilz的自動化系統(tǒng)PSS 4000在這方面提供了新的可能性，憑借其分散功能，選擇設(shè)計必須的SPS和控制方案等決定可以推遲到設(shè)計階段的后期完成，這樣設(shè)計者便可以集中精力規(guī)劃過程必須的部件，功率和結(jié)構(gòu)問題退居第二位，傳統(tǒng)自動化過程中只有一個中央控制對機器和設(shè)備進行監(jiān)督并處理所有信號，而PSS 4000則可以分配控制功能。
自動化系統(tǒng)PSS 4000具體由硬件和軟件部分以及實時-以太安全網(wǎng)p和用于不同領(lǐng)域的、帶有特定功能基礎(chǔ)的各種編程編輯器組成，硬件包括各種功率級別的控制裝置，過程或控制數(shù)據(jù)、故障-安全數(shù)據(jù)和診斷信息通過以太網(wǎng)交換和同步，安全和自動化功能的交融降低了通信領(lǐng)域的復(fù)雜性并額外降低了成本。
此外對于控制功能而言，相關(guān)程序部分在哪里完成并不重要，使用者在一個整體項目中采用一個在運行時間內(nèi)平均分配的用戶程序，而不是中央控制。
在自動化系統(tǒng)PSS 4000中，Pilz自動化套件PAS可編輯軟件，這一工具的中心是模塊化：由基礎(chǔ)功能形成元件，由元件形成模塊，由模塊形成機器和設(shè)備，通過基礎(chǔ)件的分層嵌套完成。基礎(chǔ)功能、元件和模塊是軟件開發(fā)的支柱，可在需要時作為所謂的軟件組分(通過組裝、根據(jù)對象)再次使用。
Pilz通過額外提供一個包含最常用的基礎(chǔ)功能、元件和模塊的軟件庫對此進行支持，從軟件庫中選擇成品組件本身并不稀奇，PAS 4000的特殊之處在于，這些組件具有特點即所謂的“屬性”，這樣需要的功能可以很容易地通過參數(shù)進行組合。
功能標(biāo)準(zhǔn)化時的優(yōu)勢
這在功能標(biāo)準(zhǔn)化時會產(chǎn)生明顯的優(yōu)勢，以前使用者總是會面臨一個問題：在保證一目了然的情況下一個基礎(chǔ)件中到底能夠設(shè)置多少功能?在實際操作中不是基礎(chǔ)件太多就是基礎(chǔ)件太少參數(shù)太多，PAS 4000則不是這樣：使用者自己確定優(yōu)先選擇的組件，并針對用途創(chuàng)建使用者平臺，通過它選擇各種功能，在此過程中只會看到作為參數(shù)的功能，組件掩飾了復(fù)雜性，用戶操作方便。
使用組件還有一個優(yōu)點：編程和硬件結(jié)構(gòu)可以脫鉤，可以平行完成，而不用象以前那樣連續(xù)進行，常見的情況是，知道機器該是什么樣子并有了第一批電路圖后才開始開發(fā)軟件，如果設(shè)備的機械部分思考和設(shè)計完畢，制造過程便可以分離并平行進行，因為只要通過建立組件庫使機器的功能標(biāo)準(zhǔn)化，第一批關(guān)于待制造機器的信息就足夠建立整體結(jié)構(gòu)了。組件的具體功能可以通過個性化的特點即屬性后期確定，根據(jù)所有院系就項目的最初設(shè)想所達成的一致意見，可以大體確定設(shè)備必需的組件，具體功能可以通過屬性后期決定。
通過機器的數(shù)據(jù)網(wǎng)建立并維持所有參與者之間的交流意味著很多工作，如果再考慮到機電一體化模塊也是硬件模塊，因此每個模塊都包含智能控制，那么模塊之間，更確切地說是模塊控制部分之間的交流就是一個重要主題。
通過自動化系統(tǒng)PSS 4000，交流不再是明確而是含蓄地進行，在第一種情況下，數(shù)據(jù)網(wǎng)的每一個參與者都能了解和接觸所有信息，而在第二種情況下，控制模塊的交流途徑(單個模塊之間)只對整體項目而言是已知的，之后通過工具根據(jù)程序分配獨立設(shè)置。
機電一體化構(gòu)想對控制要求很高
機電一體化構(gòu)想提高了對控制方案的要求，因為單個設(shè)備部分的改動會增加控制層面的復(fù)雜性，中心控制位置的程序結(jié)構(gòu)必須改變。為了將來的自動化，人們需要這樣一種方案，它一方面能夠分配智能控制，另一方面又能確保多個控制的必要連接以方便用戶操作。
觀察一臺設(shè)備的生命周期，機電一體化構(gòu)想的優(yōu)勢就會更加明顯，特別是在設(shè)計和驗收階段：根據(jù)設(shè)備復(fù)雜程度和機器規(guī)模等不同因素，可以節(jié)約30%至50%的時間。來源：MM《現(xiàn)代制造》
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