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針對自動化的機電一體化構想

2015-9-17 來（lái）源：作者：

為了（le）針對（duì）工業4.0簡化工程過程並提高（gāo）單個單元的重複利用率，設計者著眼於機器的模塊化結構及其（qí）機電一體化應用，對此控（kòng）製十分（fèn）重要。

革新速度和縮短開發時間在全球競爭中日益重要，企業開發新機器和設備時（shí）機電一體化構想（xiǎng）是（shì）一（yī）個重要的成功因素，“機電一體化”這一概（gài）念反映“機械”和（hé）“電（diàn）子”這（zhè）兩個領域的協作，機電一體（tǐ）化（huà）係統主（zhǔ）要由模塊組成，每個模塊都有感應器、執行器、信息處理(軟件)和基礎（chǔ）機械係統(液壓或氣動)。

從中長期來看，隻有持續的跨學科“模塊思維”才能成功，支持這種設想的控（kòng）製係統起著重要作用，但當前係統有（yǒu）其局限性，一方麵雖然軟（ruǎn）件模塊可以設置，但如果通過強（qiáng）大的中心（xīn）控製係統實施，單個模塊的驗收就會變（biàn）得複（fù）雜，另一方麵區域性控製可用於模（mó）塊的自動化，這會在建立相互聯係時提高成本，控製單元的數量和排列也應與機器的整體一體化結（jié）構理想匹配，因此設計前（qián）就（jiù）應考慮（lǜ）這些要點，以免後期改造時增加成本。

自動化係統提供新的改造可能性

Pilz的自動化係統PSS 4000在（zài）這方麵（miàn）提供了（le）新的可能（néng）性，憑借其分散功能，選擇設計（jì）必須（xū）的（de）SPS和（hé）控製方案等決定可以推遲到設計階段的後（hòu）期完成，這樣設計者便可以集中精力規劃過程必須的部件，功率和結構問題退居第二位，傳（chuán）統自動化（huà）過程中隻有一個中央控製（zhì）對機器和設備進（jìn）行監督（dū）並處理所（suǒ）有信號，而PSS 4000則可以分配控製功能。

自動化係統PSS 4000具（jù）體由硬件和軟件部（bù）分以及（jí）實時-以太安（ān）全網p和用於不同領域的、帶有特定功能基礎的各種編程編輯器組成，硬件包括各種功（gōng）率級別（bié）的控製裝置，過程或控製數據、故障-安全數據和診斷信息通（tōng）過以太網交換和同步，安全和（hé）自動化功能的交融降低了（le）通信領（lǐng）域的複雜性並額外降低了成本。

此外對（duì）於控製功能而言，相關程序部分在哪（nǎ）裏完成並不重要，使用者在一個整體項目中采用一個在運（yùn）行（háng）時間內平均（jun1）分配的用戶程序，而不是中央控製。

在（zài）自（zì）動化係統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：由基礎功能形成元件，由元件形成模塊，由模（mó）塊形成機器和設（shè）備，通過基礎件的分層嵌套完成。基礎功（gōng）能、元件和模塊是軟件開發的支柱，可在需（xū）要時作為所謂的軟件組（zǔ）分(通（tōng）過組裝、根（gēn）據對象)再次使用（yòng）。

Pilz通過額外提（tí）供一個包含最常（cháng）用的基（jī）礎功能（néng）、元件（jiàn）和模（mó）塊的軟件庫對此（cǐ）進行支持，從軟件庫中選擇（zé）成品組件本身並（bìng）不稀奇，PAS 4000的特殊之處在於，這（zhè）些組件（jiàn）具有特點（diǎn）即（jí）所謂的（de）“屬性”，這樣需要的（de）功能可（kě）以很（hěn）容易地通（tōng）過參數進（jìn）行組合。

功能標（biāo）準化時的優勢

這在功能標準化時會產生明顯的優勢，以前（qián）使用者總是會麵（miàn）臨一個問題：在保證一目了然的情況下一個基礎件中到底能夠設置多少功能?在實際操作（zuò）中不是基礎件太（tài）多就是（shì）基礎件太少參（cān）數（shù）太（tài）多，PAS 4000則不是這樣：使用者自（zì）己確定優先（xiān）選擇（zé）的組件，並針對用途創建（jiàn）使用者平（píng）台，通過它選（xuǎn）擇各種功能，在此過程中隻會看到作為參數的功能，組件掩飾了複雜（zá）性，用戶（hù）操作方（fāng）便。

使用組件還有一個優點：編程和硬件結構可以脫鉤，可以平行完成，而不用象以前那（nà）樣連續進（jìn）行，常見的情（qíng）況是，知道機器該是什麽樣子並有了第一批電路圖後才開始（shǐ）開發軟件，如果設備的機械部分思考（kǎo）和設計完畢（bì），製（zhì）造過程便可以分離並平行進行（háng），因為隻要通過建立組件庫使機器的功能標準化，第一（yī）批關於待製造機器的信息就足夠建立整體結（jié）構了。組件的（de）具體功能可以通過個性（xìng）化的特點即屬性後期確定（dìng），根據所有院係就項目的最初設想所達（dá）成的一致意見，可以（yǐ）大體確（què）定設備必需的組件，具體功能可以通（tōng）過（guò）屬性（xìng）後期決定。

通過機器的（de）數據（jù）網建（jiàn）立並維持所有參與者之（zhī）間的交流意味著很多工作（zuò），如果再考慮到機電一（yī）體化模塊也是硬件模塊，因（yīn）此每個模塊都包含智能（néng）控製（zhì），那麽（me）模塊之間，更確切地說是模塊（kuài）控製部分之間的交流就是一個重要主題。

通過自動化係統PSS 4000，交流不再是明確而是含蓄（xù）地進行，在第一種（zhǒng）情況下，數據網的（de）每一個參與者都能了解和接觸所有信息，而在第二種情況（kuàng）下，控製模塊（kuài）的（de）交流途徑(單個模塊之間)隻對（duì）整體項目而言是已知的，之（zhī）後通過工具根據程序分配（pèi）獨立設置。

機（jī）電一體化構想（xiǎng）對（duì）控製要求很高

機電一體化構想提高了對控製方案的要求，因為（wéi）單個設備部分的改動（dòng）會增加控（kòng）製層麵的複雜（zá）性，中心控（kòng）製位置的程（chéng）序結構必（bì）須改變。為了將來的自動化，人們（men）需要這樣一種方（fāng）案，它一方麵能夠分配智能控製，另一方麵又能確保（bǎo）多個控製的必要連接以方便用戶操作。

觀察一台設備（bèi）的（de）生命周期，機電一體化構（gòu）想的優勢就會更加明（míng）顯，特別是在設計和驗（yàn）收（shōu）階段：根據設備複雜程度（dù）和機器規模等不同因素，可（kě）以節約（yuē）30%至50%的時間。來源：MM《現代製造》

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