研華科技，2016年6月—為了提（tí）高生產效率與產品良率（lǜ），越來越多（duō）的製造企業（yè）開始引進具（jù）有高效（xiào）、持久及高精的機器人應用，在汽（qì）車、麵板、晶圓、金屬、化工、塑料、食品等領域，工業機器手臂都在工廠內扮演著不可或缺的關鍵角（jiǎo）色。然而，當數量（liàng）眾多的機器手臂被導入自動化生產作業流程時，設備突發故（gù）障卻（què）成為影響產能的一大隱患，特別是對需（xū）要24小時不停機生產的高科技廠（chǎng）商而言，任（rèn）何一條生產線的停擺都將造成莫大的損失。因此，通過傳（chuán）感器來收集機器手臂（bì）信息以提前發現潛在問題已成為提升產（chǎn）能穩（wěn）定度的重要一環。

    項（xiàng）目介紹
 
 
    預防性維（wéi）護措施大多需要高速且大量地收集模擬信（xìn）號，且（qiě）需（xū）滿足如（rú）高效運算、現場存儲與（yǔ）分布式I/O配置等需求，故一般功能簡易且封閉式的可編程自動化控製器（PLC）很（hěn）難肩負重任；而機（jī）器手臂原廠的監管軟（ruǎn）件（jiàn）價（jià）格昂貴，更讓製造廠商望而卻步。令人欣喜的是，研華根據工廠實況通過PC-based的APAX係（xì）列可編程自動化（huà）控（kòng）製器（PAC）與模塊（kuài）化的各類感（gǎn）測模塊客製（zhì）化符合廠（chǎng）端（duān）所需的機器手臂監測方案，同時使現場收集（jí）的信息輕鬆（sōng）與廠商自行開發的廠務係統無縫整合，從而以最具成本效益的方式達到實時監診與預（yù）防保養的目的。

    係統需求
 
 
    對（duì）於高科技麵板製造業而言，玻璃基板重且易碎,機器（qì）手（shǒu）臂就（jiù）成為其在生產線取（qǔ）放的得力幹將，如全球知名台灣麵板製造企業在（zài）全台超過十座的工廠內，以六千支的機器手臂來執行搬運與傳（chuán）遞物料等作業，但其維護保養（yǎng）一般待到機器手臂完全故障才維修，或是等到年檢時才檢修。如（rú）此操作不僅無法充分掌握機器手臂的「健（jiàn）康」狀（zhuàng）況，且一旦（dàn）突發故障，輕則使產線停止運轉，重則導致（zhì）產能不足而無（wú）法如期（qī）交貨。因此該公司（sī）開始尋找可預防-或預警故（gù）障發生的設備監測解決方案，以便在機器輕微異常時立即安排檢修，以優化機器手臂的使用效率並降低維護成本。
 

    由於生產麵板需（xū）要多達數百道工序，目前該公司於每條生（shēng）產線均安裝了至少數十支機器手臂（bì），而機器手臂的異常狀況則可經由比對提早預防，這也要求設備監（jiān）測解決方案（àn）必（bì）須滿足每秒1000筆的模擬量信號高速采集以保證準確記錄設備狀態。其次，由於所有收集的現場信號需要回傳至中控室（shì）進行監控管理與數據分析，為避免龐大數據長時間占用網絡帶寬，且監（jiān）測係統必須扮演中繼站的角色提供數據存儲功能，實現係統定時數據收集（jí）。再則，雖然工（gōng）廠麵積大且產線分散，但產線額外容納新設備的空間相當有（yǒu）限，所以分布（bù）式的數據采集（jí）與（yǔ）精簡化的硬件配置（zhì）也是本（běn）項目必須考慮的重點。
 

     係統概述

    研華（huá）以APAX-5000係（xì）列PAC控製器搭配模（mó）擬量輸入模塊與分布式工業以太網總線所規劃出的機器手臂監測與預防保養解決方案（àn），可滿足該麵板製造企業（yè）高速（sù）采集數據的（de）需求。其中，所選的研華APAX-5580控（kòng）製器曾在第十四屆中國（guó）自動化年度評選中斬獲“2016年中國自動（dòng）化創新產品獎”,內建Intel處理器的APAX-5580不但是一台可提供高（gāo）效（xiào）運算的工（gōng）業計（jì）算機，也是一款可靈活整合各種I/O模塊的控製平台（tái）。此外,通過12通道模（mó）擬量輸入模塊APAX-5017H來連接六軸機器手（shǒu）臂上的傳感器（Current Transformer），APAX-5580可以將APAX-5017H模（mó）塊（kuài）收集（jí）的模擬量（liàng）信號暫存於內部硬盤內，而中控室的監測（cè）係統則可通過工廠內部（bù）網絡（luò）和用（yòng）戶設定的時間（每隔五分鍾或每隔十分鍾）定時收集工業計算機內的數據，以（yǐ）利用詳細的電流變化分析機械手臂是否存在異常。
 

    不同於傳統PLC隻能處理簡單邏輯的功能，APAX-5580是集多種功能於一身的PAC控製器，高速數據處理、大容量內存與儲存空間、支（zhī）持標準以（yǐ）太（tài）網絡接口、可擴展多規格模塊等功讓其足以擔負數據網關的重要任（rèn）務，並以分布式架（jià）構來收集前（qián）端大量（liàng）的模擬（nǐ）量信號；PC-based的開放式環境（jìng）還能輕鬆地讓使用者在PC架構（gòu）下（xià）與其所開（kāi）發的應用軟件順利整合；而緊湊式外型與無風扇設計也使APAX-5580非常適合在空間有限的工廠環境中應用。精簡（jiǎn）硬件數量方麵，研華則利（lì）用了雙插（chā）槽背板模塊APAX-5002來提供菊花鏈（Daisy Chain）工業以太網連接功能（néng），以擴展（zhǎn）多個模擬量輸入模塊APAX-5017H，既省下額外的其他設備（如（rú）：交（jiāo）換（huàn）機）的費（fèi）用，也同時（shí）讓機器手臂監測（cè）解（jiě）決方案以最少的硬件成本發揮最大（dà）的係統經（jīng）濟（jì）效益。

       專案導入   

    係統架構圖

    機器手臂檢測與預防保養解（jiě）決（jué）方案係（xì）統架（jià）構圖

    結論
 
   
    研華在設備監診與預防保養領域擁有多年的豐富經驗，並已為眾（zhòng）多半導體與高（gāo）科技大廠導入（rù）了相關解決方（fāng）案。以該麵板製造企業為例，原廠房內的機（jī）台監診係統就使用了研華（huá）的方案，因此當該公司決定（dìng）為機器手臂導入監（jiān）測係統時也第一時間尋（xún）求研華的協助。在此套（tào）解（jiě）決方案還在測試階段時，就曾精準的發現異（yì）常電流信號，不日機器（qì）手臂確實出現無法正常運作的狀況（kuàng），這也使該麵板製造企業更堅信（xìn）導入此設備監測係統的必要性。此（cǐ）外,相較於因（yīn）大量（liàng）舊設備使用至報（bào）廢導致以高額成本添置新設（shè）備的做（zuò）法，加值預警係統（tǒng）所需（xū）維護費僅占整組機器手臂不到一成的更新費用，這（zhè）等同於讓廠（chǎng）商省下了高額的（de）設備（bèi）更新成本（běn）。目前該公司中科（kē）廠區的廠房已利用研華監測解決方案監控超過300支機器手臂，與此同時,該製造企業也在計劃分批次在其他廠（chǎng）房內建置同樣的係統以達（dá）到全麵監測的效果。