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软件定义机器智能

作者:www.cechina.cn2018.04.20阅读 5323

  对于机器的智能,软件又分为多个方向的集成能力,首先,得有一个集成平台,才让他们能够实现在垂直和水平方向的智能集成,以贝加莱的Automation Studio为例,他为机器智能化提供了基础平台保障。


  图1 机器智能化的几个方面


  图1描述了在该平台实现智能的多个方面:
  (1).IIoT融合接口支撑 如果控制的智能是基于"信号",因此CONTROL ENGINEERING China版权所有,对于Automation Stu- dio而言可以通过对PLC、Motion进行机器的模块化软件集成来实现分布式运动控制www.cechina.cn,以及软件的分布式,而对于计算(Comput- ing)--基于"信息"的策略与优化问题,Automation Studio提供了标准互联的接口支撑,包括OPC  UA控制工程网版权所有,以及在OPC UA基础上针对塑料机械领域的Euromap 77、Euromap 67,以及未来的Eu- romap  79,针对包装工业的PackML,这些垂直行业的信息模型使得机器数据与MES/ERP以及各种智能系统、IIoT数据分析平台进行接口,并实现对生产质量、工艺参数、能耗等的优化。


  图2-注塑机与机器人的应用集成


  (2).建模仿真 对于每个机器而言,都会有其内在的工艺建模需求-这才能让机器更为简便的接受不同的生产任务,例如:对于灌装系统而言,每个批次的灌装会有不同的逻辑处理、不同规格的瓶型会需要不同的灌装曲线、针对不同的速度需要不同的运动控制间的协调,灌装单元与前道的吹瓶、后道的旋盖、贴标、膜包都有关联关系CONTROL ENGINEERING China版权所有,这些关系可以通过统一的建模,在软件上形成其内在的控制模型,当瓶型、速度、液体等变化时,系统仍然具有自我适应能力,而无需人员进行重新的编程或者调校。


  图3- 仿真建模的应用架构


  如图3所示,基于Automation Studio平台,可以实现对机器的各种控制如薄膜材料卷绕张力控制、注塑机的液压、温度控制 等,而仿真软件可以是MapleSoft、MATLAB/Simulink、Virtuos 等,然后通过代码自动生产以及与Automation Studio的自动导入直接下载到控制器、驱动,实现智能算法的开发。
  对于每个行业而言www.cechina.cn,其智能都必须考虑复杂的生产个性化变化,进而能够针对这些变化形成最佳的工艺路径,以及从生产 系统接受任务来计算机器本身的最佳工艺参数。
  (3).机电一体化融合
  智能产线中运动控制、机器人扮演非常重要的角色,因为他们 是实现智能化的执行机构,而另一方面,从软件的角度而言,他们也关系到对MES的反馈,并接受来自生产指令,因此CONTROL ENGINEERING China版权所有,今天的智能运动控制系统已经肩负"柔性"的重任,例如:对于注塑机,机器人配合已经成为了机器人第三大应用场景(来自IFR统计),而对机器人与工艺设备的集成而言,传统的自动化系统会遇到障碍,而对于基于PLCopen Part IV协同运动控制编程的自动化系统而言,注塑机的控制与机器人是可以完全在同一架构下完美匹配的。(图2)
  图4则是一款最新设计的称为SuperTrak的贝加莱柔性电驱输送系统,它可以将注塑机、机械手、输送、辅助加工进行集成,实现最大灵活性的生产。


  图4  机-电-软一体化的SuperTrak集成


  (4).知识自动化
  软件开发软件、智能机器的软件开发可以基于软件复用来提高效率,而将领域知识进行封装成组件模块,重复利用本身也 是"知识自动化"的范畴,知识自动化是智能化重要的构成,这样可以让机器快速的适应生产,而无需复杂的编码、测试过程。
  贝加莱的mappPLASTIC就是为塑料工业所开发的,如图5 mapp将机器分为机电一体化对象(机器人、轴控、轴组、液压的控制),射胶、熔胶、开合模、保压等专用的注塑机控制行业专用模块,再加上基础的文件、配方、报警等管理,可以快速的为注塑机实现油压、伺服泵、全电动注塑机,以及注塑机与机 械手、关节机器人、SCARA机器人的整体智能制造单元的集成。


  图5 贝加莱基于mapp的注塑机开发


  (5).通信互联
  总线技术让系统更为智能在于它可以获取更多的参数,除了信号之外,可以为机器提供维护、使用时间累计、当前状态、故 障记录等。而实时以太网技术则让生产变得更为高效-快速的 切换工艺,当生产的工艺发生变化时,通过高速的以太网快速下达指令,运动控制系统可以让生产快速适应新的工艺需求。OPC  UA不仅仅是一个通信协议,OPC  UA在智能制造中扮演最为重 要的角色:通过共享的信息模型,使得OT、IT和CT之间可以实现语义互操作,这样,IT与OT即可实现真正的融合,通过类似于共享内存的机制,每个单元包括控制、MES、IIoT等均可访问地址空间,获取自己想要的数据。
  通信互联构成了智能制造的基础骨干,智能的实现都依赖于标准规范的传输、连接。
  (6).智慧工厂集成能力
  智慧工厂的集成能力同样是软件的集成,包括了机器控制器所 提供的机器状态参数,基于EUROMAP77进行注塑机的MES系统集成,包括OPC  UA与云平台的集成,与边缘计算平台的互联。
  边缘计算(Edge Computing)相对于云计算,其旨在通过对现 场的数据采集并进行实时的控制,与云计算的差异在于云相对较长的数据采样周期(秒、分、小时、天),而对于贝加莱而言,其APROL平台可以作为塑料、包装等工厂的计算平台,对生产的过程、状态数据进行采集(PDA)、能源监测EnMon、基于状态的运营维护ConMon,针对塑料工厂集成了EUROMAP 77,以实现对工厂数据的采集与MES的互联。(图6)


  图6-塑料工厂智能集成应用场景

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