集成化联网改进驱动装置

作者:Omar Sadi 文章来源:MM《现代制造》 点击数:310 发布时间:2018-10-19
因为智能驱动装置可自主解决一定的问题,所以传动技术是生产自动化的基本前提。如果能够创造相应的前提条件,便可提供众多联网作业的可能性。
集成化联网改进驱动装置

借助于集成的PLC,驱动器的现场分配装置可自主完成任务和评估信号,以识别局部差错
图1 借助于集成的PLC,驱动器的现场分配装置可自主完成任务和评估信号,以识别局部差错

德国诺德集团(Nord Drivesystems)遵循在所有层面践行“工业4.0”的目标。该集团认为,驱动技术是生产数字化的基本前提条件之一。为此,德国诺德集团(Nord Drivesystems)将其在机械、电气技术和电子技术方面的能力运用到联网且自主的传动技术解决方案上来。该智能驱动装置由一个安全可靠的云连接的传动装置、电动机和变频器组成。

驱动技术和生产的数字化要求传感器、虚拟传感器与总线系统的接口和软件的协调互动。生产或物流设备的变速电动机大部分是由变频器进行控制的。变频器按照标准测出电流消耗、电压、转数及工作温度等重要的机器运行数据,用于对驱动器和设备控制器的运行状态进行智能化监控。通过基于数学算法的虚拟传感器和集成进变频器的PLC测得的机器运行数据计算出设备的传动功率,同时参考已知的传动器润滑油的物理特性,从而准确的测出传动器润滑油的预期寿命。由此便可得出传动器润滑油的利用率和更换传动器润滑油的预测日期。此外,驱动器也能借助于一个集成的PLC完成工作任务和评估信号,以识别局部的故障。

通过在局部驱动器组的通信,智能驱动器便具备自主解决一些问题的能力:它们连接一个传动线的旁路线路,能够在识别一个硬件缺陷时通过总线系统报告中央设备控制装置,并能够在需要时直接通过一个互联网网关进行通信联络。驱动器级别集成的PLC和具有与外部环境通信联络能力是具有“工业4.0”的能力驱动器系统的两个必要前提条件。集成的驱动装置是可联网的、自主的,并且在性能和功能方面是可扩展的。

能够相互进行通信的驱动装置

通过组成智能化相互能够进行通信联络的驱动组可实现整个制造工厂的联网。而连接可靠的云解决方案可组成任意多且任意大的邮包配送中心、飞机场或材料和货物流中心设备的驱动器网络,由此便能够实现对邮包配送中心、飞机场或材料和货物流中心设备的远程控制。欧洲的技术服务人员也可以评估远在澳大利亚的设备运行状况,反之也一样。

要在世界范围内实施“工业4.0”和云解决方案,需要一个统一的标准和自动化行业公认的将机器制造、电子技术和信息技术均考虑在内的安全标准。为此,随着RAMI 4.0(工业4.0 参考体系)和工业4.0部件的进一步发展,已经开辟了一条充满希望的未来之路。总线系统也同样如此,各个具体的驱动装置相互之间进行直接通信联络,同时与控制器进行直接通信联络。未来,互用性标准如OPC Unified Architecture(统一体系结构)将能够组成一个用于从现场传感器直至云通信联络的统一基础。这些标准是工业4.0和真正的机器到机器通信联络直至连接物联网的前提条件。

随时随地的整理利用数据

在原则上,云连接本身在现有设备的改造方面并不难以落实。所有驱动装置有自己的IP地址,借助于一个路由器便能联系到专属的IP地址。在不介入设备控制器或软件的情况下,均可测试设备里每个具体的驱动装置的转数、耗电量和逆变器温度。智能驱动装置部件将得到的值通过一个网关传输到一个安全可靠的云。这些数据将用于过滤和分析工具进行评估。 在云里,数据采集和存储时间可进行个性化选择。因此,工程师便可随时随地的整理利用数据,可以在一个基于浏览器的网络界面进行数据分析,并可在移动的终端设备上通观工程的设备3D呈现。

图2 由总线系统、集成的PLC和安全可靠的云连接,可使变频器进行智能数字评估和通信联络
图2 由总线系统、集成的PLC和安全可靠的云连接,可使变频器进行智能数字评估和通信联络

在生产过程中测试解决方案

为了实现过程的最佳化和更多的创造价值,德国诺德集团(Nord Drivesystems)自行测试并利用工业4.0过程。由于十余年来增长的生产经营不可能简单的在一个绿地项目(Greenfield-Projekt)里用一个最佳化的框架条件和全套工业4.0结构体系重新开始。项目“未来的工位”中的安装过程得到了具体的优化。因此,工作人员借助于扩增实境和3D动画支持他们完成安装作业任务或是能够通过语音控制无纸选择零件。

目的是实现无纸安装作业。从出具订单到安装作业工位均应是无纸进行的。此外,一些产品借助于QR码和无线射频识别(RFID)自主通过生产过程进行控制。德国诺德集团(Nord Drivesystems)在电子的和机械的制造范围内部分采用了自主机器人,这些机器人可以在生产过程自主寻找路径,例如,这些机器人能够对障碍作出反应。

图3 采用Nordac Link现场分配器、一个两级锥齿轮传动装置和一个IE4同步电机的Logidrive计划是企业内部物流的工业4.0解决方案的基础
图3 采用Nordac Link现场分配器、一个两级锥齿轮传动装置和一个IE4同步电机的Logidrive计划是企业内部物流的工业4.0解决方案的基础

安全保护优先

工业4.0意义上的联网工作伴随而来的是安全课题。特别是当驱动器直接与云相连接时,为了预防被操纵、破坏或知识窃取,数据安全便成了一个问题,智能驱动器必须确保安全可靠的数据传输。一个可能性是,通过Profisafe解决方案来确保安全可靠的数据传输。在此,一个数据量的接受者将用发送者的信息对比后台智能传输服务和字节的准确数量。只有当发射者和接受者的信息相符,才可对数据进行加工处理。如果有人在接受者和发送者的数据传输路上进行操纵或进行黑客攻击,用户可在将数据储存进控制器之前,提前发现并能停止这个过程,当前的云解决方案已经能够实现该过程,将来还会有其他这样的解决方案。从长期来看,德国诺德集团(Nord Drivesystems)的专家们已经看到网宇实体系统(cyberphysischen Systemen)分散的和分中心的、不依赖生产厂家的和跨地域合作的发展趋势。任何一个由控制器、存储器程序化控制装置(SPS)和国际网络传输协议的通信都能将它在此场景中的运行数据转换到各自的控制器层面上。而企业资源规划(ERP)层面则控制已知现场数据基础上的现场总线系统环境。对于完整联网和虚拟插图生产来说,则用前面所提及的RAMI4.0(工业4.0 参考体系)和工业4.0部件来拟定当时必要的标准。