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工业 4.0 愿景产品和技术采购

供稿:RS—欧时电子 2016/8/22 10:52:39

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RS Components 工业采购经理Heiko Luckhaupt研究了一些简单的方法,可以使自动化和加工业企业把握工业 4.0 制造业革命所带来的好处。


工业 4.0 是对新一代制造工艺和实现“智能工厂”的愿景名称。该名称来源自德国 – 根据德国政府领导下的一个项目而命名,汇集了主要学术研究机构和例如西门子等工业公司,其本质为工业物联网 (IOT) 的一部分。这很大程度上来自于第四次工业革命的想法,在前三次工业革命的基础上得到完善和发展:18 世纪,手工劳动大规模采用蒸汽驱动;20 世纪初,电力技术被应用于生产流水线和大批量生产;直到今天,信息技术被应用于自动化生产流程,仍是得益于上世纪末兴起的数字化革命。技术革命在若干年后会引起一系列变革,这是不可避免的,因此,工业 4.0 愿景将会在未来几年甚至十几年后变为现实。


组合概念

这一愿景包含了众多概念,例如物联网、智能传感器、信息物理系统、无线和机器对机器 (M2M) 通信,以及大数据和云计算。将制造设备连接至基于 IP 的网络,所有这些概念都能融合在一起,这将大大提高制造业的生产力、生产质量和灵活性。工厂、机器、原材料和产品都将相互联系 - 成为实质的智能连接资产 - 形成协作控制,仅需最小的人工干预,即单人操作,就能实现高度灵活的个性化大规模生产。重要的是,还可以将传感器、环境和操作数据大批量上传至云端,公共、私人或某种形式的混合云端均可。在云端,运行先进软件分析的 IT 系统可以启用自动决策,将数据传输给应用,例如预见性维护、适应性分析,从而调节驱动和电机控制,提高操作效率。


此外,随着时间推移,订购/采购和库存系统可以连接自动补充材料、部件和其他必要的制造资源,以便在接下来的数周或数月内继续生产。RS 设立了电子商务基础设施以充分迎接这一变革,客户可以通过此设施自动向经销商下单。在进一步的设想中,客户还可以自动对经销商的供应商下单,反过来补充分销商的库存。


传统问题挑战

然而,随之而来的还有一些重大挑战。如今,由于长年累月的使用,工业自动化和生产流程中的设备都有一些传统的系统和通信基础设施问题。这将极大地阻碍自动化行业充分利用工业物联网的功能、好处和带来的机遇。重新建立全新的智能连接设备和系统安装,以及大修整个工业流程的成本对很多企业来说难以负担,或者至少是不切实际的。


不过,自动化企业可以采用两种简单的方法来利用工业物联网。最重要的是,二者均不涉及重大资本支出或重新设计复杂的现有系统。其基本猜想为,大大增加关键部件和系统之间的连接,从而转换制造流程。公司可以利用最新的 PLC 功能(可编程序逻辑控制器)技术,或通过引入附加设备,将其现有的传统网络基础设施引入到基于 IP 的现代通信系统,实现简单增强系统的目的。


升级系统

第一种方法,对于启用新产品和技术的设备而言,升级系统最简便的方法是更换设备内的旧部件或损坏部件,这取决于特定的工业系统和其维护周期。对于替换 PLC 而言,还有很多其他选择,比如用带有以太网接口的西门子 SIMATIC S7-1200 系统替换西门子 S7-200 系统。在这种情况下,替换过程具有完整的还原兼容性,前代系统不需要更改程序代码。S7-1200 系统具有五种不同的定制型号,每种型号均可根据机器要求扩展配备一个信号板或通信板、八个信号模块以及最多三个通信模块。


不过,如果这一方法不适用,目标应用的 PLC 没有以太网接口,还有其他方法可以将传统系统引入现代通信环境。使用适配器将串行和 I/O 信号转换成以太网数据,例如,可以使用 Brainboxes ED-204 以太网收发器达到这一目的。此设备结合了一个双端口以太网交换机、一个以太网转 RS-232 接口和一个以太网转四通道数字 I/O,是连接 PLC 与基于 PC 的数据采集和数据分析解决方案的完美之选。公司的远程 I/O 设备 ED 系列通常允许通过以太网数字/模拟 I/O、继电器、热电偶和一些传统工业传感器进行操控。


监控

与此解决方案相关联的是将 PC 引入到环境中,这可以显著发挥计算能力和测序能力有限的 PLC 的功能优势,比如分析或准备操作数控机床。使用 CAD/CAM 应用允许 PC 计算出机器细节,为其输入精确指令的长序列,从而进一步优化生产线。此外,嵌入到更广泛的 PC 网络的生产线将大大受益于支持生产计划、跟踪、追溯或调度的软件。具体的工业 PC 选择为施耐德电气 Magelis SCU HMI 控制起动器套件,这是一款支持以太网连接的触摸屏 PC。


但是,如果将新 PC 或工业监控引入到环境中行不通或不受欢迎,还有一个全新的高度创新型解决方案,叫做 groov,它是 Opto 22 的一款物联网软件系统。该系统专门设计用来快速升级传统工业自动化系统,从而实现远程监控,而且对现有硬件和/或 IT 基础设施改动最小。groov 系统是一个基于网络的工具,可以创建定制控制面板、网络界面和报告指示板,还可以与现有的几乎全部 PLC 和工业设备进行通讯,只要其配备以太网端口。该系统能够让维护工程师与设备和自动化经理,可以远程监控几乎所有自动化系统或工业设备,比如可以在 iOS 或安卓系统的智能手机或平板电脑上,通过网络连接和应用程序或浏览器实现这一目的。还需要 groov 硬件盒子,它可以与传统以太网 PLC 交互,专为智能工厂研发,无需现场 PC,对于具有低水平 IT 设备或基础设施的远程设施和站点而言,实为理想之选。


总结

总之,有相当多的选择和方法,可以将工业自动化和生产过程连接到现代通信世界和物联网。像 RS 之类的经销商,提供了非常丰富的产品和技术选择,引领自动化公司走向下一代工厂,实现工业 4.0 愿景。



审核编辑(郑益文)
更多内容请访问 RS—欧时电子(http://c.gongkong.com/?cid=31893)

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