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如何实现智能机器的高效开发

--——mapp用于机器的高效开发

供稿:贝加莱工业自动化(中国)有限公司 2017/2/22 11:17:12
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智能时代对OEM的挑战是什么?

当我们谈论智能制造的时候,很多时候我们讨论的是制造商对于生产智能性的需求,人们通常将其智能依赖于IT的大数据分析、人工智能来实现基于信息的控制,以获得生产的优化,包括对能源、设备维护的基于IT的解决方案,但是,就机器本身,也面临许多新的挑战,对于机器的开发者而言,必须予以考虑,否则,将无法满足智能的需求。

智能制造聚焦于如何响应个性化生产,提供在生产运营管理方面更为全局的优化,确保在个性化定制时代为产品提供产品质量的保障、成本降低以及交付能力的保障,这些都是智能制造的意义。将这些问题延伸,将提出对于设备智能化的要求:

图1-智能时代的机器满足生产者的需求

以图1-印刷机的控制需求的变化为例,我们分析智能时代终端生产企业对机器需求,除了强调机器的最基本的性能与功能设计外,对生产运营维护方面提出了更多的要求

(1).智能算法适应变换的订单需求(工艺配方与质量控制,基于大数据分析)

(2).智能维护能力(远程维护、预测性维护)

(3).能源效率(驱动技术与能源监测)

(4).生产管理能力集成(订单、配方、排产等能力)

(5).设备的集群与辅机连线生产能力;

(6).设备综合运行效率OEE指标。

这些特性归结为基于平台的集成、开放的第三方设备、开放的上层管理系统的集成能力,包括对机器人、工艺设备、安全的集成。

1.质量成本与交付是互联的内在需求

质量迭代必须发生在更小的批次中,因此,对于数据的采集频度将较之大规模生产更高,另一方面,必须建立全局的优化,以消除在生产协同中影响成本的关键因素,这些都是通过全局的数据来实现的,而这是数据采集与管理集成(MES/ERP)的主要原因。

图2-OT与IT的融合是产业一直在进行的线路

因此,IT与OT的融合是整个制造业一直的线路图,其本质是在通过信息协同来实现生产的最大优化,特别是在个性化生产时代,对于信息的需求变得更为迫切,但是,对于机器而言,其自身并不需要依据信息来实现所谓的优化,但是,其必须有开放的接口与IT系统互联。

这表现在于基于以太网的互联,并对OPC UA、MQTT这些MES/ERP、大数据/云平台的互联与集成能力,当然也包括软件的接口,如数据库驱动接口、软件API的接口等。

对于自动化设备而言,其对OPC UA的支持也包括了采用PLCopen对OPC UA进行编程的能力。

2.机器对于变化的响应能力

行业功能库是机器的智能最为核心的部分,这个智能主要是基于对行业Know-How的封装,通过工艺建模,将影响生产品质的因素进行建模,当生产的工艺条件发生变化后,系统可自适应新的生产工艺,进而能够形成智能的响应订单变化的计算能力。

变化的响应能力除了关键的工艺建模外,也还包括了用户管理、配方管理这些基本功能的应用,以让操作人员快速的进行调整,但是,又必须简单。

3.能源与维护问题

对于未来的生产而言,机器本身的能耗指标必须被传输至整个全局工厂管理系统,因此,机器本身具有的能耗采集将成为机器能耗采集的关键一环,能耗问题之所以会被关注在于:

(1)个性化产品的能耗计量会更为精准。

(2)对于小批次的生产而言,机器的故障将会造成更大的成本损耗。

因此,能耗与维护问题在智能时代将对生产的成本产生更大的影响。

4.安全与效率平衡

安全技术一直在生产效率与人身安全之间进行平衡,而进入智能集成时代,机器将会纳入到生产系统中,单台机器的安全停车会对整个生产系统带来影响,为了不降低整线的OEE,必须在安全与效率间进行平衡:

(1)异构网络的安全集成问题,来自不同厂商的设备运行不同的总线;

(2)机器人的安全与人-机协同的安全问题;

(3)安全距离与响应速度问题,如何更短的安全停车距离才能保证人身安全?

(4)如何安全而不影响效率?

5.机器人集成

越来越多的机器人应用于生产线,但是,机器人如何与工艺设备同步,机器人与输送系统的合作,如何更为有效的开发应用,这些都是需要解决的问题。

(1)协同机器人;

(2)机器人的安全技术;

(3)AGV路径优化与智能避障算法;

(4)机器人与工艺设备的同步协作。

将如此多的复杂需求集成于一体,对于控制系统而言,需要高度集成的,且具有极强的开放性的平台,否则,无法让包含了控制的逻辑、运动、机器人与复杂行业算法,以及IT功能、管理功能进行最高效的匹配与整合,而这里,我们介绍基于贝加莱Automation Studio平台所开发的mapp模块化开发平台软件。

mapp的高效开发

1.mapp智能机器开发的原理

mapp是贝加莱为智能机器高效开发所设计的软件应用系统,其基于软件复用(Software Reuse)与组件技术(Components Technology),采用标准的PLCopen进行应用的封装,通过提高已有的行业软件封装,对软件进行高效的开发支持。

图3-mapp的应用结构

如图3,mapp有效的将机器的开发分为了基础的机电一体化对象(轴、轴组、CNC、机器人)、以及行业功能、Web功能、基础的管理功能(文件管理、配方、用户、报警趋势等),这样,具有共性的部分都会被封装为不同的mapp功能单元,而通过mappLINK对软件进行组态配置,即可快速构成及其的应用。

mapp提升开发效率的思想

--对软件进行复用

--采用可视化的开发模式

--扩展丰富的IT功能

2.采用mapp开发机器的举例

图4-显示了一个注塑机的开发,其开发包含了以下部分:

针对注塑机,贝加莱会有专用的mappPLASTIC的专业库支持,这些mappPLASTIC是以注塑机的熔胶、注射、保压等闭环控制模块、以及通用的温区控制为机器的核心控制库构建机器的基本控制功能。

mpAxis、mpmultiAxis则针对全电动注塑机的应用进行了同步的绑定关系,根据机器的类型进行配置轴参数以及轴耦合关系,即可形成全电动注塑机的定位与同步控制。

而mpUser、mpRecipe、mpAlarm等则围绕客户的应用进行开发,包括了用户管理、配方、报警、趋势等。

图4-基于mapp的注塑机解决方案

如果为了增加能源管理,可以添加mpEnergy模块,如果需要的话也可以增加mpOEE、mpEuromap功能。

mapp技术提供了开发机器应用软件的高效,也提供了连接至管理系统的便利。

您想了解更多关于mapp的高效机器开发,欢迎光临贝加莱华南自动化展展台。

展台号:3.1馆-D08

关于贝加莱

贝加莱(B&R)是一家自动化技术领域的全球性领导厂商,总部位于奥地利Eggelsberg,于1979年由Erwin Bernecker先生和Josef Rainer先生共同创建。经过30多年的发展,今天,B&R已经在全球68个国家拥有175个分支机构。

贝加莱工业自动化(中国)有限公司是贝加莱全资子公司,于1996年在上海成立,在过去的十几年里,贝加莱一直为中国机械制造业和流程工业领域提供深嵌行业经验及关键技术的自动化方案。

在机械制造业,贝加莱为本土OEM厂商提供了行业应用集成、技术支持和培训服务,赢得了业界广泛信任和业务的持续高速增长,在塑料、纺织、印刷、包装、电子半导体、风力发电及太阳能等领域提供了包含行业软件集成的整体解决方案,在缩短“Time to Market”、降低成本、提升整机性能与竞争力方面为众多战略合作伙伴做出了卓越贡献。同时,在自动化方案研发理念、系统架构及服务理念方面贝加莱也赢得了业界的广泛认同。

在过程控制领域,贝加莱以灵活的架构设计、开放的系统平台、良好的通信连接性、组态的方便性、便于维护和系统高可靠性等优势同样在交通、能源与电力、石油与天然气、水处理等众多领域赢得了信任,为管控一体化、能源优化、综合管理提供了高效的系统软硬件平台。

“深耕行业,加强软件标准化与集成”,这是贝加莱在中国发展的源动力,也是赢得信任的重要因素,为客户提供完美的自动化方案,并成为互赢的合作伙伴是贝加莱团队信奉的理念,也是对“Perfection In Automation”这一理念的精确阐述。

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