19.01.2016
Производители вынуждены соответствовать этому тренду. Они делают это, создавая и модернизируя производственные и испытательные системы, проектируемые с максимальной гибкостью. То же правило всегда действует в следующих случаях: Сокращение номенклатуры компонентов, включая аппаратное обеспечение, комплектующие и программное обеспечение. На первый взгляд это вступает в противоречие с тем фактом, что время, необходимое на установку, эксплуатацию и (дистанционное) обслуживание систем должно быть значительно сокращено для поддержания затрат на максимально низком уровне для получения конкурентоспособного решения. Как этого достичь?
Данная статья рассматривает следующие вопросы:
1. Требования рынка к мехатронным системам и как они изменились со временем
Прошли времена, когда целым отделам выделялись необходимые ресурсы на проектирование и совершенствование отдельных продуктов или производственных систем. Результаты такой работы зачастую включали узкоспециализированные конструктивные решения, которые не могли быть использованы повторно. Зачастую взаимодействие между отдельными элементами системы было возможно только при использовании сложных переходных каналов и конвертеров интерфейсов. Для проектирования таких все более сложных систем с большей эффективностью, с течением времени, происходил сдвиг в направлении унификации интерфейсов и компонентов, которые используются как строительные блоки модульной системы.
Подобным образом разработчики продуктов и специалисты, занимающиеся планированием производства, ищут гибкие системы, с возможностью простой интеграции новых технологий. Дополнительным фактором, который необходимо учитывать, является отсутствие необходимости переобучения персонала с каждым выпуском новой версии какого-либо решения или технологии. Таким образом, необходимо отметить фундаментальное различие между задачами автоматизации и задачами развития производства. Развитие производства требует сбора измеренных с высокой точностью значений с высокой частотой. В применениях, направленных на автоматизацию, с другой стороны, последовательности должны выполняться в реальном времени (детерминированный алгоритм) для оптимальной работы оборудования, с низким приоритетом данных измерений и высоким приоритетом данных диагностики. Эти, когда-то отдельные области применения, долгое время спустя объединились в мехатронных системах. В идеальном случае, используемые компоненты обеспечивают достаточную гибкость для использования в обеих областях применения.
2. Задачи современных технологий управления
То же самое применимо к программному обеспечению для испытаний и управления. Значения измерений с места проведения испытания должны быть сохранены и проанализированы при помощи подходящего программного обеспечения. По причине большого объема обрабатываемых данных такое программное обеспечение реализуется на ПК и передается на компьютер посредством интерфейса Ethernet. Части и методы программного обеспечения, используемого для оценки, затем используются повторно в условиях производства, в комбинации с частями технологий управления.
Кроме того, для мехатронных систем зачастую требуется работа в реальном времени в условиях производства для гарантии плавного взаимодействия всех компонентов без ошибок. Программное обеспечение для управления, которое работает напрямую на целевых системах и внедрено в аппаратное обеспечение, идеально подходит для данной цели. Тем не менее, планирование проекта должно оставаться удобным, а устранение неполадок (отладка) – простым. Унифицированная база для этого была заложена в начале 1990-х годов с выпуском стандарта IEC61131. На сегодняшний день все контроллеры основаны на этом стандарте. Этот процесс начался с чисто электромеханических контроллеров, встречающихся до сих пор, которые были основаны на технологиях использования реле и механического управления.
С развитием электроники в автоматизацию, многие производители разработали программируемые логические контроллеры (ПЛК), соответствующие этому стандарту. Это стало значительным прогрессом для пользователей в направлении упрощения работы. Однако пользователи все еще оставались привязанными к тому или иному производителю ПЛК, поэтому естественным стало появление стандартизированных функций управления и программных решений. Развитие привело к появлению программного ПЛК CODESYS, который получил распространение по всему миру.
Актуальное программное обеспечение для управления CODESYS, стандартизированное по IEC61131-3, представляет собой идеальный и проверенный инструмент автоматизации, содержащий огромное количество встроенных функций и методов для разработчиков приложений. В ПО CODESYS также внедрены и современные методы программирования. После того как разработчик создал и протестировал приложение, оно переводится в машинный код компилятором и передается в целевую систему автоматизации.
3. Какие преимущества дает технология с высоким качеством измерения?
Потребность рынка заключается в получении новых продуктов с большим количеством функций и более высоким качеством за меньшее время. Проблемой для производителей становится возможность применения ранее испытанных компонентов для измерения и испытаний в условиях производства для обеспечения соответствия требованиям качества, и в особенности для своевременного вывода продукта на рынок. Разработка и создание прототипа требует наличия технологии измерения с высокой точностью, с классом точности 0,05 или выше, и высокой частотой дискретизации для возможности измерения и записи малейших изменений в объектах измерения. Это единственный способ точно записать характеристики продукта и его качества и обеспечить повторяемость результатов. Для этого измерительные устройства должны обладать достаточным качеством измерения и сигнала.
По мере роста требований к качеству конечного продукта и производственных систем необходимы все более точные системы датчиков и сбора данных результатов измерений. Традиционные программируемые логические контроллеры (ПЛК) не могут обеспечить требуемое качество. Только измерительные усилители, такие как PMX, с высоким разрешением сигнала (24 бит) и нечувствительностью входного каскада преобразователя к электрическим помехам могут гарантировать соответствие указанным требованиям. Для этой цели рекомендуется использовать метод несущей частоты: сигналы измерений сначала модулируются, затем усиливаются. Это устраняет вызванные системой помехи, такие как фон от сети переменного тока и термоэлектрическое напряжение.
Важно: Все измерительные каналы, вне зависимости от уровня конфигурации, записываются с частотой дискретизации в 19,200 Гц. Таким образом, измерительная система PMX обеспечивает общую производительность в 400 000 измеряемых значений в секунду, что останется недостижимым для традиционных ПЛК (программируемых логических контроллеров). Это демонстрирует ограничения таких систем, которые более не могут серьезно рассматриваться для задач управления и измерений с высоким качеством.
Система сбора данных PMX, с другой стороны, оснащена различными интерфейсами, которые могут использоваться в зависимости от применений. Доступен Ethernet для сбора данных результатов измерений по широко распространенному протоколу TCP/IP в случае необходимости хранения больших объемов данных во внешней системе оценки. В автоматизации при помощи PMX могут использоваться сетевые протоколы реального времени, такие как CAN, EtherCat, Profinet и Ethernet/IP. С возможностью подключения множества клиентов к PMX, все данные и диагностическая информация могут также использоваться параллельно через все указанные интерфейсы. Такая комбинация уникальна для мира автоматизации. Она позволяет пользователю экономить значительные ресурсы при планировании проектов и создании приложений.
PMX – новая система управления для высококачественных испытаний и измерений
КонтроллВахенд а Техника (КВТ) 2019
