寫在前面
在智能制造時代,IT與OT融合已經是大家的共識,自動化行業正在成為一個軟體行業,它正在改變着整個産業的未來,也将為制造業帶來更為廣闊的空間,前面在描述工業巨頭與IT巨頭的數字化布局時:
西門子、施耐德、羅克韋爾等巨頭告訴你,為何你大爺始終是你大爺
其中有這樣一句話:任何面向未來的自動化廠商,都在加快擁抱軟體的步伐。對于行業的技術從業者們,我們前面也分享過:
自動化早已不是原來的自動化,為何你卻還是原來的你
等着别人來革命,何不自己跳出舒适區自己革自己的命~
自動化已然成為軟體行業
自動化行業在過去的十年裡最顯著的變化就是“軟體”的作用凸顯,以至于今天人們已經很難再把自動化定義為PLC、伺服驅動、HMI 這些硬體的産品領域,而是更多的賦予了這個行業軟體特性,這包括多個方面:
◆ 內建開發平台:由于方案的內建更多需要靈活高效的工具,內建開發平台成為了實作“方案”的關鍵(圖1)。面向所有對象和全流程的應用開發,工程師們再也不需要在多個軟體間切換,也不需要再為軟體間的不比對而消耗大量的精力。
圖1 :貝加萊的內建開發平台充分展示軟體已然成為自動化的事實競争力
◆ 模組化仿真:它是原創性設計的根源,通過模組化與仿真,可以大量節省開發時間,并降低測試驗證過程中的實體材料消耗,進而降低研發成本。
◆ 機電融合:通過軟體,如PLCopen 的标準化,Part IV 協同運動控制,人們可以針對定位同步控制、CNC 和機器人進行統一程式設計,進而使得機器與産線得以無縫的耦合。. 知識自動化:在長期開發中所積累的經驗、工藝Know-How 可以通過軟體形式封裝,并被複用,以及低代碼開發模式使得系統更為高效的響應市場的變化。
◆ 軟體工程:不僅是軟體的核心工藝,軟體的複雜性也使得軟體開發對于工程師的軟體工程能力提出了新的挑戰,在內建開發平台中版本的控制、代碼的規範也成為了迫切的需求。對工程師的軟體工程能力也較之過去的梯形圖為主的PLC 程式設計更高。
◆ 智慧工廠的內建:在機器與工廠之間的MES 原本被歸為IT技術,然而包括邊緣計算、能源管理、預測性維護都已經采用了IT 與OT 融合的方式,以軟體的形式進入了制造業現場。
這一切都告訴我們:自動化行業正在成為一個軟體行業,它正在改變着整個産業的未來,也為制造業帶來更為廣闊的空間。
軟體複用提升開發效率
對于機器與工廠而言,軟體開發如何高效變得至關重要,而子產品化、代碼複用技術已成為高效開發機器軟體的重要手段。下面不妨通過在機器自動化領域極具代表性的廠商——貝加萊來看看工業軟體的發展趨勢。
在過去的10 年裡,貝加萊一直緻力于子產品化的軟體開發設計,其mapp經過10 年的疊代,已經為各個機器制造領域提供大量豐富的應用APP,基于Automation Studio,這些經過嚴格标準與規範設計,并經過大量現場實踐驗證的軟體,正在為機器賦予靈活性(圖2)。
圖2 :mapp 技術為機器與工廠提供了智能
應用場景
為了說明mapp 的子產品化設計思想如何提升機器的開發效率,我們以一台注塑機為例,進行演繹:圖3 是一台注塑機,它由多種APP 構成,這些APP 針對注塑機的類型如油壓、帶伺服泵、全電動注塑機、二闆機、立式等進行不同的組合。
圖3 :獨立的注塑機控制軟體APP 構成
◆ 基礎軟體:如生産的報警、配方管理、使用者管理、裝置狀态顯示等一系列基本APP 構成;
◆ 基本控制:液壓系統的控制、多溫區的控制、螺杆擠出的傳動控制都是注塑機的基本工藝控制;
◆ 專業功能:射膠、熔膠、開合模、保壓、頂針等工藝緊密相關;
◆ 網絡互聯:由遠端診斷、維護、網絡連接配接等構成。
注塑機還可以與機器人配合,通過設計機械中心、機器人TCP、傳送帶的坐标間的協同(基于PLCopen 協同運動控制),注塑機的生産時序與機器人、輸送帶進行節拍的時間基準比對,可以在完成生産後由機械手/ 機器人對制成品取出,并送至輸送帶或後續檢測單元。這些都可以通過APP 的新增來實作。
圖4 顯示了注塑機、機器人與生産配料、稱重系統的配合,當生産工藝變化時,配料與稱重與機器配合,并實作軟體自定義的工藝變化,與機器人、輸送系統共同構成一個“智能塑膠加工單元”,形成高效的連續生産,整體提高塑膠件的制造效率。
圖4 :注塑機、機器人與配料稱重系統構成制造單元
不僅是機器控制
對于mapp 而言,不僅可以實作機器的控制,mapp的功能還使得機器賦予了成為智能制造的一個節點的功能,如圖5 所示,它包括以下幾個方面:
圖5 :為邊緣計算與雲連接配接的APP 設計
◆ 邊緣計算:包括OEE、排班、能源管理與狀态監測都可以由各種APP 來運作于邊緣側控制器,既可以是嵌入式控制器本身,也可以是貝加萊開發的OrangeBOX。
◆mappVIEW 為更為易于通路的HMI,基于mappVIEW設計的機器畫面,可以由支援HTML、JavaScript 的任意終端如手機、PAD、PC 來通路,而且其通路如同每個人每天使用的iPhone 一樣便捷、直覺。
◆ 資料節點:通過Euromap,注塑機可以與MES 系統或雲端應用連接配接,實作對注塑機資料的彙集、傳輸,并應用于智能優化等。
這些都是以軟體APP 的形式存在于機器的開發中。