采用嵌入式计算机实现数字化最佳配备

作者:Michael Ahlbrecht 文章来源:MM《现代制造》 点击数:452 发布时间:2018-05-21
目前诸如工业4.0,工业物联网(IIoT)或大数据等成为各种媒体热议的话题。对于机器制造业而言,在操作,视觉化和数据采集方面尤其适合采用嵌入式计算机,这种计算机是由一家自动化工程公司专门针对上述应用场合设计制造的。
采用嵌入式计算机实现数字化最佳配备

贯穿整个企业平台的信息交互同样也对于生产过程中工业计算机的计算效率,功能和可用性提出了更高的要求。这一趋势伴随着持续加速的数字化进程而变得越来越明显。

专家们提出上述观点的出发点在于,数字信息量在未来五年内将成十倍地增长,而且这一变化正是发生在工业过程领域。因此,菲尼克斯公司的嵌入式计算机提供了一个基础,籍此使机器和设备能够应对数字化的挑战。

由于紧凑和无冷却风扇结构使得这种嵌入式计算机几乎可以在任何实际应用中装入

图1由于紧凑和无冷却风扇结构使得这种嵌入式计算机几乎可以在任何实际应用中装入

工业计算机或工业平台在机械和设备制造业几乎随处可见,它们用以完成各种不同的自动化任务。在机床上它们承担着诸如控制,视觉化和过程数据采集的任务或者作为紧凑网关用来实现快速和可靠的数据传输。工业计算机的用户无不得益于其广大的功效范围,从不断提高的生产效率以及能源经济性直到高使用安全性。

加工场所环境状况还对当今技术提出了其他一些要求。包括振动和温度变化等,这些都会影响工业计算机系统的使用寿命。此外,在机器制造业持续增长的成本压力下除了要求较低的自动化组件投入成本外还要能保证全面的服务与技术支持以及在保证产品质量的同时尽可能缩短供货周期。

在提高性能的同时具备明显更加紧凑的结构

另外,机床的经济性主要受到其效率、运行速度以及刀具切换时间的影响。除了这些还必须注意几个直接影响所加工产品质量的因素。例如,可能达到的目标几何精度从根本上取决于加工质量以及机器间隙和结构间隙。

所以就有了一种龙门结构形式,这种结构经常出现在质量保证体系中所使用的大的测量机械上或龙门刨床上,在大的工作空间场合下实现高精度。 机器的精准操控在当今较大的CNC机床上是这样设计的,每个轴都附带有校正分析手段借助软件进行关联。为了完成这一任务小型工业计算机尤其适合在此作为相关软件平台。

采用嵌入式计算机还是板装计算机解决方案:设计者和使用者总是倾向于选择一致的计算机平台

图2 采用嵌入式计算机还是板装计算机解决方案:设计者和使用者总是倾向于选择一致的计算机平台

菲尼克斯公司通过BL2 BPC 1000和BL2 BPC 2000两型产品现在填补了Basicline模块化工业计算机家族的紧凑机型空缺,它与第一代标准工业计算机相比要小70%以上。此外,这种嵌入式计算机在热设计功耗(TDP)降低了的同时令人信服地做到了7倍效率提升并且据此在功率增大的同时可以实现了被动式冷却。

有关振动的各个指标也同样都能满足恶劣工业现场环境的高要求。在这样的背景下这种Basicline家族盒式计算机为那些目前不能使用标准工业计算机的自动化任务提供了新的选项。

丰富的接口配置使其既可以在现有设备上集成也可以在开发新项目时满足所有的要求

图3 丰富的接口配置使其既可以在现有设备上集成也可以在开发新项目时满足所有的要求

实现自动化的各种可能性

每个机床的自动化程度和复杂性不尽相同 因此可以通过不同的方式来实现。传统的机床借助电动机和减速机或者通过手轮实现切削和进刀运动。多数情况下通过一个简单的以计算机为基础的系统来控制进刀例如通过一个凸轮盘。

然而这种旧模式表现出缺乏灵活性。在一个CNC机床上对一个经人工方式紧固的工件实施一个全自动的工作循环。在此刀具的转换往往也是自动进行的。这种数控机床与一个加工中心的根本区别就在于,工件转换和刀具控制系统通常都被集成到实现了自动化的流程中。

按照模块化原则个性化组态

在复杂的,具灵活性的加工车间里多台机器,包括一个刀具库和一个较大的工件货栈和一部分集装在机器上的检测装置等被整合在一起且相互配合。在此每台机器都由自己的控制系统控制。

另一方面各种不同的可编程控制器相互间网络连接,目的在于比如实现接口转换或为了控制质量掌握运行模式。具有适配能力的生产系统通过机器全面的自动化的且与加工控制系统或生产计划管理系统相关联的工件流表现出优异的性能。

一台机器的操作和视觉化在竞争中表现出极为重要的差异化特征

图4 一台机器的操作和视觉化在竞争中表现出极为重要的差异化特征

在这种场合所运用的部分控制方案会十分复杂。但是可以采取不同的方式加以构建。可以选择由一个或数个中央控制系统来承担控制功能 或由多台分散到机器上的工业计算机来承担。后者可提高灵活性,当然设计者必须始终寻求与单个任务相匹配的组件。

也有少数机床其上并未装设用于操作,监视和视觉化乃至采集数据的工业计算机。那么所采用的装置能与一定的应用要求相匹配就显得更加重要。不应采取过度高配置而带来多余的不必要的能耗。所以Basicline家族产品的工业计算机能够针对每个应用单独地加以配置。由于各种单个组件的模块化原则使得用户在各个不同的应用中甚至可以得到始终一致的基本组件 并且能够如此按照菲尼克斯公司的基本原理为任何系统解决方案组建系统。

通过KVM-延长器可以简单地实现工业计算机较远距离操作方案的转换

图5 通过KVM-延长器可以简单地实现工业计算机较远距离操作方案的转换

例如,如果只是需要一个工业PC而不要求显示屏,Basicline 产品家族可提供最基本的组件一台紧凑型盒式计算机,带有适用于控制柜内安装的“壁装式”和“标准导轨式”安装形式选项。如果用户需要为了操作,监视和描绘一个复杂的过程流程而配置一个传统的平板计算机,可以在Basicline系列基本单元上扩展一个显示屏。显示屏对角线尺寸有12和15英寸可选,这样便使触摸屏操作成为可能。在有些应用中必须将操作单元从盒式计算机分离开来。通常情况下电缆的传输距离不满足传输图像和触摸屏信号的要求,因为当机器较大时或者采用目前的悬臂梁方案时最大5m的监视器和计算机单元间距上限很容易被超越。

为此菲尼克斯提供所谓KVM延长器(键盘,视频,鼠标),可以将它接到监视器和计算机单元之间,以此可扩展传输距离最大至90m。

维护时能快速更换组件

在需要时Basicline家族的BL2 BPC 1000型和BL2 BPC 2000型嵌入式计算机中的重要元器件均可进行快速更换。由于普遍采用了无冷却风扇的结构形式使得其维护不仅仅只对于经过培训的维护人员十分简单。除了工业计算机系统技术上的配备可能性以外,这一点对于许多使用者来讲是一个很重要的评定标准,它决定着人们是否愿意在他们的机器和设备上采用。更换损坏备件能进行得越快,相关的停机时间也就越短。