寧波海川機器人丨自動化系統集成向“自組裝”機器自動化系統邁進

2023-04-12 責任編輯：未填 瀏覽數：49 B2B商機網|嬌嬌科技-免費b2b網站-免費的供求信息發布平臺

核心提示：原標題：自動化系統集成的新發展：向“自組裝”機器自動化系統邁進不斷發展的plc和pac平臺、網絡和編程方法，推動了自組裝機器自動化系統的出現，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：自動化系統集成的新發展：向“自組裝”機器自動化系統邁進


不斷發展的plc和pac平臺、網絡和編程方法，推動了自組裝機器自動化系統的出現，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備子系統集成而來的，需要大量的系統集成和定制工作。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集成，并縮短了從工程實施到生產所用的時間。

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

幸運的是，現在的情況已經有所改善。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）這樣執行特定任務的硬件，模塊化編程方面的努力也獲得了關注。網絡方法和通訊協議方面的進展，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，正朝著自組裝機器自動化系統應用的方向發展，這樣模塊化子系統就可以輕松的集成到整個系統中去。



什么是自動化自組裝？

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

但通常情況下，任何生產設施都有許多特定設備和供應商。最終用戶通常更關注設備的機械互操作性和性能。他們可能會發現，在相關的plc和pac控制平臺之間，實行某種程度的統一是不切實際或不可能的。因此，成套設備供應商最終將交付各種自動化系統，每種系統都使用不同的方法編程。出于知識產權或運營績效的原因，其中一些設備甚至可能是加密且無法訪問的。

這些成套設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備、下游設備、對等系統和監控系統的某種組合進行交互。

實際上，許多最終用戶都希望子系統的plc和pac，由更高層次的總體控制平臺進行監視，如果可能的話由其來協調。系統集成協調這些交互工作。將不同系統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，如果每個子系統都可以定義可用的數據和功能，然后將其公開給其它系統，那么系統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。

自動化系統集成的發展

基本的自組裝可能需要導出子系統plc或pac的配置，并將其手動導入到監控平臺中。在更先進的情況下，子系統可以向具有實物響應功能的監管系統自我發布其功能。這甚至可以通過事件變更通知動態進行。

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

?plc、pac和網絡硬件具有強大的功能，可以實現編程、數據模塊化、復用性和通信；

?網絡協議添加了可以傳輸情境數據的模型；

?系統級模塊化配置概念，基于既有平臺的發展，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工業自動化自組裝目標的。

控制器升級改善系統集成

plc是最早用于批量生產的數字工業自動化平臺。早期模型使用基本的梯形圖邏輯，并且每個供應商都有專有軟件。為每個新項目編程，的方式是復制和粘貼，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，供應商開始將其定義為pac。pac配置了更好的功能，用于創建用戶自定義和面向原始設備制造商（oem）的基于庫的對象，可對這些對象進行配置以保護知識產權，并確保性能。

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

共享數據庫的概念，使plc、pac、邊緣控制器、hmi和運動控制系統等多個控制元素之間的交互變得更容易。自動化系統也更易于使用，功能更強大，并獲得了一些類似于商業系統中面向對象編程（oop）的概念，以促進代碼的創建、使用、改進和復用。但是，邏輯和數據處理方面的進展，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，以太網已成為首選介質。當然，仍然存在一些特殊情況，例如在運動控制領域或在危險場所，需要更專業的工業現場總線來提供性能優勢。但是，對于工廠內的大多數情況，以太網已經提供了從基本數據傳輸到全面信息交換所需的基本網絡性能。很多協議都可用于工業以太網應用。其中一些協議只能傳輸原始數據，需要發送和接收系統進行大量的用戶規劃，以處理縮放、還原、標簽分組和輪詢速率。

更高級的協議（例如opcua）包括引用、變量、對象和數據類型，這些協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據，包括描述性信息和縮放信息，從而可以創建系統組件能夠理解的面向對象的信息。信息模型還具有將信息的存在以及結構或語義是否發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，發現服務可以通知客戶端系統：新的泵對象被創建及其所處的位置。泵對象可以包括用于運行狀態、轉速命令以及入口/出口溫度和壓力的數據標簽。如果稍后將軸承溫度標簽添加到泵，則可以更新數據結構，并通知客戶系統。

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

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

機器即對象和模塊類型包

邏輯、數據和封裝的發展，是機器即對象（maao）概念實現的必要條件。當供應商使用機器即對象方法配置設備時，他們會封裝機器自動化系統，以便它們可以自我發布，并能夠自組裝到其它系統中。

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

mtp為開發人員提供了一種識別和定義可用設備功能以及如何調用它們的方法。所有必需的數據標簽都在情境下公開，用于命令、監視、報警和診斷子系統。子系統供應商甚至可以開發hmi顯示器，并將其導入監控系統。

使用mtp配置的機器，可能包含大量內部使用的邏輯和數據標簽。但是，監控系統只能訪問高級操作所需的內容。例如，一個打包了plc控制的混合料罐系統，可以與使用mtp模型的監控系統集成在一起。監控系統可以調用填充、混合和排放循環。然后，機器的自動化系統負責處理定時、打開和關閉閥門、運行攪拌器，生成狀態和警報標簽的詳細信息。

工業自動化的發展一直在向更加集成化的系統方向發展，模塊類型包和機器即對象等概念將原始數據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、軟件和網絡平臺可以進行自組裝，為終端用戶提供使用模塊化子系統組裝和重新配置生產工廠的能力。

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