伺服電機控制系統(tǒng)在工業(yè)4.0發(fā)揮重要作用|PLC面臨淘汰
智能伺服電機控制驅(qū)動系統(tǒng)在優(yōu)化機器配置和性能方面以及幫助實現(xiàn)工業(yè)4.0發(fā)揮著重要作用。由于制造成本上漲帶來的壓力，機器制造商們更愿意應用工業(yè)4.0，使用更先進的機器，從而減少人員開支、縮短開發(fā)時間。
工業(yè)4.0 相關(guān)的關(guān)鍵字是連接性，即在生產(chǎn)過程中所有參與者之間的連接。即使是還沒有應用工業(yè)4.0的工廠也是如此。
連接性很重要的一點是，組件或系統(tǒng)至少要能與工業(yè)4.0的要求相兼容，當然使用新的組件很容易實現(xiàn)，但是將所有現(xiàn)有的伺服電機控制系統(tǒng)都進行替換并保證兼容性并不現(xiàn)實。因此各種設(shè)備的開發(fā)必須要能夠提供與工業(yè)4.0 系統(tǒng)的基本連接，而不會影響自動化邏輯。連接性另一個重要的特點是可以與內(nèi)部和外部網(wǎng)絡(luò)進行連接和通訊，在整個伺服控制系統(tǒng)中，要能夠快捷和準確地為運行決策制定提供必要信息，因此對于關(guān)鍵數(shù)據(jù)的實時性和數(shù)據(jù)總量的要求會越來越大。
基于這種需求，電機驅(qū)動器及減速機傳動部分的發(fā)展使制造商可以通過內(nèi)置的技術(shù)來配置各種功能，這些技術(shù)減小甚至完全消除了對于外部PLC 的需求，這是對上一代只能提供有限功能的傳動所進行的改變。
一、提供高效的控制手段
現(xiàn)代的伺服驅(qū)動系統(tǒng)已經(jīng)足夠的智能化來實現(xiàn)位置位移和速度控制。實現(xiàn)這些功能就像用手機查看電子郵件一樣簡單，并且可以越過PLC直接與整個控制系統(tǒng)和生產(chǎn)信息系統(tǒng)相連。工業(yè)4.0 帶來的另一個期望是，驅(qū)動系統(tǒng)可以獲取機器功能和性能方面的數(shù)據(jù)，并向外界呈現(xiàn)這些數(shù)據(jù)。
例如在一個檢票進出口閘機中，電機驅(qū)動系統(tǒng)可以直接將閘機的速度、位置、是否有異常等信息傳輸給檢票系統(tǒng)，還可以將有人試圖闖關(guān)等信息直接傳遞給警報系統(tǒng)等。
MOTEC出品可直接與檢票系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互的閘機驅(qū)動產(chǎn)品
先進的伺服電機控制驅(qū)動系統(tǒng)制造商可以通過內(nèi)置的技術(shù)來配置各種功能，這些技術(shù)消除了對于外部可編程邏輯控制器（PLC）的需求。例如，目前最新的伺服驅(qū)動器包括國際電工技術(shù)委員會（IEC）61131-3 可編程控制器操作系統(tǒng)。
伺服驅(qū)動器直接與信息系統(tǒng)相連，也增加了系統(tǒng)的實時響應能力，中間不需要PLC在控制指令和狀態(tài)反饋之間進行橋接，這也是工業(yè)4.0 的一個主要方面。去掉了PLC直接進入到驅(qū)動器，可以消除時間間隔，而且優(yōu)化了周期時間和產(chǎn)品的一致性。
現(xiàn)在驅(qū)動系統(tǒng)內(nèi)有了各種先進的工具可供使用，目的是使沒有經(jīng)驗的機器制造商編程人員可以訪問和使用這些功能，因此選擇正確的工具是很重要的。建議使用經(jīng)過試驗和測試過的PLC功能塊，它們可以用在IEC 61131-3 標準下的PLC，甚至可以與梯形邏輯編程合并起來。
例如某駕駛模擬系統(tǒng)，應用了MOTEC集成PLC的伺服驅(qū)動，模擬軟件可直接通過總線與驅(qū)動通信，相較于傳統(tǒng)的PLC，實時性更佳，控制也更穩(wěn)定，而且節(jié)省了成本（圖1）。并且使用梯形圖編程，使習慣于使用傳統(tǒng)PLC的工程師更容易上手（圖2）。
圖1
圖2
人機界面HMI是工業(yè)4.0的另一個關(guān)鍵組件。過去，在操作員和機器之間創(chuàng)建接口需要中央PLC和總線系統(tǒng)的介入。總線系統(tǒng)用于將機器關(guān)鍵的設(shè)定信息和變量發(fā)送到驅(qū)動上去，并且將診斷信息和機器狀態(tài)信息重新導入到PLC中，然后顯示到HMI上。
雖然現(xiàn)代的總線系統(tǒng)也可以完成這個功能，不過它需要大量的編程工作，并且當驅(qū)動系統(tǒng)中包含所有所需信息時，它可能是不必要的。為解決這個問題， 許多驅(qū)動系統(tǒng)都包含創(chuàng)建HMI所需的所有工具。某些情況下，可能都不需要中央PLC，集成控制功能的驅(qū)動器就可以直接進行本地化的信息讀取。因為驅(qū)動可以使用全范圍的輸入和輸出，以往它們一般會連接到PLC上，通過集成的總線工具和類似于MODBUS協(xié)議等通信標準。
必須控制的關(guān)鍵因素是設(shè)置和調(diào)試機器所需的時間。?智能驅(qū)動器現(xiàn)在提供了許多工具，可以通過優(yōu)化軸運動和過程同步來減少啟動時間。
這些快速啟動工具的設(shè)計讓傳動在機器調(diào)試的前期，甚至在機器控制軟件還沒有安裝到系統(tǒng)中的時候就可以動起來。這樣只使用基本的IT 工具（如移動電話或平板電腦）就可以快速簡單地測試機器的機械性能。
智能的伺服電機驅(qū)動系統(tǒng)可以參與主動維護策略，因為它們在供貨時可以與一套完整的、可以進行關(guān)鍵預測性維護功能的關(guān)鍵工具整合在一起，將額外的編程工作量降到最低。
這個軟件可以實時持續(xù)地監(jiān)控機器性能狀態(tài)以及工藝狀況，包括通過分析溫度變化進行的波形分析，以及檢查是否有反沖、摩擦增加或者過載等。如果出現(xiàn)故障情況，會生成一個代碼并發(fā)送到HMI上。如果發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵問題需要機器停止運行的，則可以在伺服驅(qū)動器內(nèi)做出決定， 從而最大限度地降低生產(chǎn)損失和機器損壞的風險。
隨著人力成本、原材料價格上漲的因素，加之工業(yè)4.0對于設(shè)備的高效性、系統(tǒng)的柔性、可連接性等的要求，設(shè)備制造商需要使用越來越多的高性能、多種PLC來進行設(shè)備的開發(fā)和制造，這不可避免地造成了設(shè)備成本的增加。而內(nèi)置控制系統(tǒng)的傳動產(chǎn)品的出現(xiàn)，將會大大降低傳統(tǒng)制造商對于控制器的需求，同時減小編程的工作量。
工業(yè)4.0為智能傳動提供了增強的處理能力以及改進的功能性，這為制造企業(yè)優(yōu)化編程、生產(chǎn)以及維護帶來了更多機會。在許多情況下對PLC需求都降低了甚至不再需要了，因此可以在更短的時間內(nèi)創(chuàng)建更先進的機器。
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