基于PC的控制技術(shù)：umati接口標(biāo)準(zhǔn)的推動(dòng)力

在現(xiàn)代化生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，將各種機(jī)床整合到控制系統(tǒng)中，會(huì)產(chǎn)生比較大的成本支出。通常，造成這種支出的主要原因是各種控制系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)范圍不同，以及在工業(yè)環(huán)境中的信息結(jié)構(gòu)、內(nèi)容和呈現(xiàn)形式方面缺乏通用性的標(biāo)準(zhǔn)。

作為自動(dòng)化領(lǐng)域的專家，倍福認(rèn)為，將 umati 作為基本方向?qū)?huì)帶來巨大潛力，不僅可以解決控制系統(tǒng)連接等現(xiàn)有問題，還可以開發(fā)基于PC控制技術(shù)的新應(yīng)用。倍福最近展示了很多有趣的方法，在最簡單的情況下，機(jī)床控制系統(tǒng)和OPC服務(wù)器在同一臺(tái)工業(yè)PC上運(yùn)行。這種策略非常有效，因?yàn)槭芸剡^程和OPC服務(wù)器之間的接口僅使用軟件來實(shí)現(xiàn)。工業(yè)PC不僅具有集成到IT環(huán)境中所需的接口，而且還能夠硬實(shí)時(shí)控制最復(fù)雜的工作流程(例如，使用TwinCAT自動(dòng)化軟件)，因此能夠?qū)崿F(xiàn)上述目標(biāo)。這樣可以直接從TwinCAT CNC提供機(jī)床的配套規(guī)范。機(jī)床控制和OPC服務(wù)器也可以布署在單獨(dú)的設(shè)備上。無論是經(jīng)過深思熟慮后確定設(shè)計(jì)，還是翻新改造，在這兩種情況下都證明PC技術(shù)由于其良好的開放性而有較大優(yōu)勢(shì)。工業(yè)PC甚至可以與老舊的控制器進(jìn)行通信，例如通過現(xiàn)場總線。獲取到的數(shù)據(jù)可以在本地處理，并通過OPC服務(wù)器提供給外部環(huán)境。這意味著現(xiàn)有的機(jī)床也可以配備umati接口。倍福已經(jīng)在2019年的EMO展會(huì)上展示了這個(gè)應(yīng)用場景，并在德國機(jī)床制造商協(xié)會(huì)(VDW)的 umati 展示中集成了多個(gè)第三方制造商提供的控制器。

工業(yè) PC 也可以用作多臺(tái)機(jī)床的 umati 總服務(wù)器。例如在一個(gè)生產(chǎn)單元內(nèi)，與機(jī)床的連接可以通過現(xiàn)場總線連接或 umati 實(shí)現(xiàn)。從單臺(tái)機(jī)床的角度來看，工業(yè) PC 可以用作 OPC 客戶端。在實(shí)際應(yīng)用中，上述例子并不總是能彼此清楚地分開。通常情況下，轉(zhuǎn)換點(diǎn)是一直變化的。但工業(yè) PC 永遠(yuǎn)不必簡化為純粹的 OPC 服務(wù)器功能。平臺(tái)的開放性和可擴(kuò)展性可以實(shí)現(xiàn)量身定制的解決方案，帶來高附加值。例如，一個(gè)總服務(wù)器可以同時(shí)作為一個(gè)具有 PLC 和 NC 功能的單元控制系統(tǒng)，而作為翻新改造部分安裝的工業(yè) PC 可以提供額外的狀態(tài)監(jiān)測功能，包括連接所需的傳感器并實(shí)時(shí)分析傳感器，從二進(jìn)制信號(hào)的簡單統(tǒng)計(jì)分析到電能測量技術(shù)和重要組件的復(fù)雜頻率分析均可完成。計(jì)算得出的狀態(tài)變量可以直接整合到所提供的 umati 數(shù)據(jù)中。同時(shí)，這些信息也可以用作機(jī)器學(xué)習(xí)算法的輸入數(shù)據(jù)。TwinCAT 利用之前未知的因果關(guān)系在工業(yè) PC 上實(shí)時(shí)執(zhí)行這一任務(wù)。這樣可以提高效率，并及早檢測和預(yù)防潛在的機(jī)床故障?，F(xiàn)有的機(jī)床可以融入 umati，如果所需的PC和I/O防護(hù)等級(jí)達(dá)到 IP 65 或更高，就可以將它們直接安裝在機(jī)床上，無須改動(dòng)控制柜中現(xiàn)有的安裝配置，即可實(shí)現(xiàn)簡明、完善的解決方案。umati 的概念雖然還不成熟，但很明顯，鑒于基于 PC 的控制技術(shù)可能的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，它將成為實(shí)現(xiàn)跨行業(yè)互操作性的關(guān)鍵因素。