PLC即将被淘汰,内置控制功能的驱动产品是大势所趋
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内置控制功能的电机驱动系统替代PLC+电机驱动系统是大势所趋
智能驱动系统在优化机器配置和性能以及帮助工业4.0的采用方面发挥着重
要作用。随着工业4.0 应用的快速增长,以及制造成本的上涨,机器制造商们
对于使用更少的人员为先进的机器提供更短的开发时间感到压力。
工业4.0 相关的关键字是连接性即在生产过程中所有参与者之间的连接。即
使是在还没有应用工业4.0 的工厂里也是如此。连接性很重要的一点是组件或
系统至少要能与工业4.0的要求相兼容,并且可以与内部和外部网络进行连接和
通讯对。整个控制系统中关键数据的实时性和数据总量的要求越来越大,这样才
能更快捷和准确的为运行决策制定提供必要信息
尽管使用新的组件很容易实现,但是将所有现有的系统都进行替换来确保兼
容性并不现实。这导致了各种设备的开发必须要能够提供与工业4.0 系统的基
本连接,而不会影响自动化逻辑。
基于这种需求,电机驱动及传动部分的发展使制造商可以通过内置的技术来
配置各种功能,这些技术减小甚至完全消除了对于外部PLC 的需求,这反映出
对提供有限功能的上一代传动所进行的改变。
一、提供高效的控制手段
现代的驱动系统已经具备了足够的智能化来完成位置位移和速度控制。这些
功能的实现会像通过手机来查看电子邮件一样简单,并且可以越过PLC直接与
整个的控制系统和生产信息系统相连(如图二)。工业4.0 带来的另一个期望
是,驱动系统可以获取机器功能和性能方面的数据,然后配置数据并向外界呈现
这些数据。例如在一个检票进出口闸机中,电机驱动系统可以直接将闸机的速度,
位置,是否有异常等直接传输给检票系统,还可以将有人试图闯关等信息直接传
递给警报系统等。
图二 MOTEC出品可直接去检票系统进行数据交互的闸机驱动产品
先进的驱动制造商可以通过内置的技术来配置各种功能,这些技术消除了对
于外部可编程逻辑控制器(PLC)的需求。例如,目前最新的伺服驱动包括国际
电工技术委员会(IEC)61131-3 可编程控制器操作系统。这反映出了对提供有
限功能的上一代驱动所进行的改变。
驱动器直接与信息系统相连,也增加系统的实时响应能力,不需要PLC在中
间对于控制指令和状态反馈之间进行桥接,这也是工业4.0 的一个主要方面。
去掉了PLC,直接进入到驱动器可以消除时间间隔,而且优化了周期时间和产
品的一致性。
现在驱动内有了各种先进的工具可供使用,因此选择正确的工具是很重要的。
目标应该是使没有特定经验的机器制造商编程人员可以访问和使用这些功能。建
议使用经过试验和测试过的pLc 功能块,它们可以用在IEC 61131-3 标准下的
PLC,甚至可以与梯形逻辑编程合并起来。
例如某驾驶模拟系统,应用了集成PLC的伺服驱动,模拟软件可直接通过
总线与驱动通信,相较于传统的PLC,实时性更佳,控制也更稳定,而且节省
了成本(图三)。并且使用梯形图编程,使习惯于使用传统PLC的工程师更容
易上手(图四)。
图三
图四
二、创建HMI
人机界面(HMI) 是工业4.0 的另一个关键组件。在过去,为机器和操作
员创建接口需要中央PLC 和总线系统的介入,总线系统用于将关键的机器设定
信息和变量发送到驱动上去。在显示到HMI 上之前,诊断和机器状态信息会被
重新导入到PLC 中去。
虽然现代的总线系统可以完成这个功能,不过它可能需要大量的编程工作,
并且当驱动系统中包含所有所需信息时可能是不必要的。为解决这个问题, 许
多驱动系统都包含创建HMI 所需的所有工具。在某些情况下,中央PLC 可能
都不需要, 因为驱动可以使用全范围的输入和输出, 以往它们一般都会连接到
PLC 上,通过集成的总线工具和类似于MODBUS协议等通信标准,集成控制
功能的驱动器可以直接进行本地化的信息读取。
必须控制的关键因素是设置和调试机器所需的时间。 智能驱动器现在提供了许
多工具,可以通过优化的轴运动和过程同步来减少启动时间。
这些快速启动工具的设计让传动在机器调试的前期就可以动起来,甚至在机器控
制软件还还没有安装到系统中的时候。这带来的结果是仅仅使用基本的IT 工具
(如移动电话或平板电脑),就可以快速简单地测试机器的机械性能。
三、有助于维护
智能的驱动系统可以参与主动维护策略, 因为它们在供货时可以与一整套
完整的、可以进行关键预测性维护功能的关键工具整合在一起, 将额外的编程
工作量降到最低。这个软件可以设置成持续监控实时的机器性能状态以及工艺状
况。这包括通过分析温度变化进行的波形分析,以及检查是否有反冲、摩擦增加
或者过程过载等。
如果出现故障情况, 会生成一个代码并发送到HMI 上。如果发现需要机器停
止运行的关键问题, 则可以在驱动器内做出决定, 从而最大限度地减少生产损
失和机器损坏的风险。
四、有助于降低成本
随着人力成本,原材料价格等上涨的因素,尤其是工业4.0对于设备的高效
性,系统的柔性,可连接性等的要求,需要设备制造商越来越多的使用高性能、
更多种PLC来进行设备的开发和制造,这不可避免的造成的设备成本的增加。
而内置控制系统的传动产品的出现,将会大大降低传统制造商对于控制器的要求,
同时减小编程的工作量。
工业4.0 为智能传动提供了增强的处理能力以及改进的功能性。这为制造企
业优化编程、生产以及维护带来了更多机会。因为在许多情况下对PLC 需求都
降低了甚至不再需要了, 因此可以在更短的时间内创建更先进的机器。