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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
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。
关键词:

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:

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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。

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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。

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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。

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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


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