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浅谈智能控制器功能的考量

来源:www.fzytjk.com  |  发布时间:2021年08月24日

在相同的软件环境、相同的程序中,运行在同一个处理器上,协调所有机器的功能,正在变成一种流行趋势。这需要机器功能同步,并且采用模块化代码结构,使得有组织的、有凝聚力的方法成为可能。尽管如此,有些领域却并不需要那么多集成控制,例如简单的应用程序,就没有扩展计划。应用的复杂性和性能需求决定了控制器的规格。选择控制器的时候有很多因素需要考虑,根据应用的不同,您可能需要对下面的注意事项进行考量。

智能控制器功能

智能控制器功能之逻辑

对逻辑控制的基本需求,是为什么我们继续将自动化控制器称为PLC的原因。PLCopen是一个组织,它负责维护和扩展IEC61131-3编程标准的范围,并管理大量的知识、培训和库。该组织的活动,远出逻辑控制的范围,包括运动、安全、OPC统一体系架构(UA)、XML等。


●智能控制器功能之多轴运动

根据应用的复杂度和运动的同步性等需求的不同,自动化控制器可以控制数十甚至数百个运动轴。随着摩尔定律和行业标准的发展,不再需要有专用运动网络的独立运动或机器人控制器。


●智能控制器功能之网络安全
在北美,硬接线网络安全仍然是选择。网络安全设施与控制机器的设备运行在同一个网络上,已被证明为一个行之有效的控制功能。

网络安全的实现,可以从控制处理器上的冗余内核,到单独的安全控制器,再到小型系统中的安全输入/输出(I/O)来实现。网络安全还延伸到运动安全和机器人功能,允许机器以安全模式运行,而不是直接关闭,从而可以提供运行效率。


●智能控制器功能之机器人集成

同一自动化控制器可以集成多个Delta机器人、SCARA机器人、铰接式和龙门式机器人,以及其它机器功能。此外,还可以在IEC61131-3兼容环境中执行运动功能。由于内置了堆垛算法到装配模式,专用机器人控制器可以持续提供有价值的功能。


●智能控制器功能之机器监控

监视机器的运行状况,是预测维护计划和减少计划外停机的关键一环。控制器可以与各种现有的传感器(如温度探头和加速度计)相结合,以监测实际情况。在发生灾难性故障之前,机器监控还有助于检测异常。能量监测也可应用于压缩空气的使用,加热器和烘干机中的燃气使用,以及用于工艺过程中水的使用等。


●智能控制器功能之数据处理

自动化控制器可以是网络、OPCUA服务器和客户端。它们具有收集工业物联网(IIoT)数据的功能,并可以从云端或终端接收指令以优化过程。自动化控制器通常将数据发送到制造执行系统(MES)、企业资源规划(ERP)、整体设备效率(OEE)、可信平台模块(TPM)和产品生命周期管理(PLM)软件。在IIoT环境中,接受有用的分析数据也非常重要。


●智能控制器功能之自动配置

以前,更换新组件(如驱动器)必须手动为设备确定和加载正确的固件版本。现在,自动化控制器可以在无需人工干预的情况下,自动读取设备并提醒技术人员进行必要的调整。


●智能控制器功能之通信能力

如今,即使是低成本的控制器也有一个或多个以太网通信端口,可与HMI、管理系统、编程和其它非时间关键任务进行通信。对于控制器来讲,支持某种特定类型的工业以太网协议,如EtherNet/IP、EtherCAT、Powerlink、Profinet等,以便组建确定性网络,已经是很常见的。遗憾的是,目前还没有一个获得普遍认可的工业以太网标准,可以提供适合机器控制的高速、确定性的通信。


不过,时间敏感网络(TSN)的发展带来了很大的期望。TSN与OPCUA和OPCUA发布订阅(Pub-Sub)一起,将给IEEE802系列以太网标准带来更多的确定性。工业互联网联盟为其搭建了一个试验台,已经有多个工业自动化供应商参与其中,以证明TSN在机器到机器通信方面的可行性。


TSN是很重要的,这主要是因为要使IIoT能够运作,需要在工厂、企业范围内和云端上实现不同控制平台之间通信的互操作性。如果需要串行接口,则应专门定义,因为目前串行通讯使用的较少。