Те, що оригінали та інженери дизайну повинні знати про двигуни, накопичувачі та контролери.

Незалежно від того, що дизайнери вдосконалюють машину, орієнтовану на рух, чи будують нову, важливо, що вони починають з контролю руху на увазі. Тоді вони можуть розробити дизайн навколо найкращого способу отримати ефективну та ефективну автоматизацію.

Машини на основі руху повинні бути розроблені та побудовані на їх основних функціях. Для друкарської машини, яка покладається на конкретний набір намотування, наприклад, дизайнери зосередиться на критичних частинах та розробити решту машини на підтримку основних функцій.

Це звучить як дизайнерська інженерія 101, але з тиском часу на ринок та командами, які традиційно переміщуються в механічні, електричні та програмні відділи, дизайну легко повернутися до в основному лінійного процесу. Однак проектування з контролем руху вимагає підходу до мехатроніки, який включає розробку початкових концепцій, визначення топології системи та машинного підходу та вибору інтерфейсу підключення та архітектури програмного забезпечення.

Ось кілька істотних аспектів двигунів, накопичувачів, контролерів та програмного забезпечення, які інженери повинні врахувати з початку кожного проекту проектування машини, щоб зменшити неефективність, помилки та витрати, при цьому можливі OEM для вирішення проблем із клієнтами за менший час.

【Процес проектування】

Як і куди рухаються деталі, як правило, там, де інженери проводять більшу частину своїх інженерних зусиль, особливо при розробці інноваційних машин. Незважаючи на те, що інноваційні побудови є найбільш трудомісткими, вони часто пропонують найбільшу рентабельність рентабельності інвестицій, особливо якщо команди використовують останні у віртуальній інженерній та модульній конструкції.

Перший крок при розробці машини з нуля - це запитати: які критичні функції цієї машини? Це може бути, щоб зробити машину, яка є легкою в чисток, низьким обслуговуванням або високоточним. Визначте технологію, яка забезпечить необхідну функцію, продуктивність або рівень обслуговування.

Чим складніша проблема, яку потрібно вирішити, тим складніше буде визначити найважливіші функції. Подумайте про роботу з постачальником автоматизації, орієнтованої на рух, який може допомогти визначити критичні деталі та визначити правильний підхід.

Тоді запитайте: Які стандартні функції машини? Перебуваючи з попереднім прикладом друкарської машини, елементи керування натягом та датчиком, що використовуються для розмотування матеріалу, що надрукується, є досить стандартними. Насправді близько 80% завдань нової машини - це варіації завдань минулих машин.

Використання модульного обладнання та програмування коду для обробки інженерних вимог до стандартних функцій значно зменшує кількість дизайнерських ресурсів, необхідних для завершення проекту. Він також використовує перевірені часовими функціями, тим самим підвищуючи надійність і дозволяючи зосередитись на більш складних частинах дизайну.

Робота з партнером з управління рухом, який може виконувати стандартні функції за допомогою модульного обладнання та програмного забезпечення означає, що ви можете зосередитись на функціях з доданою вартістю, які відрізняють ваш продукт від конкуренції.

У типовому проектному проекті інженери -механіки будують структуру машини та її механічні компоненти; Інженери -електрики додають електроніку, включаючи накопичувачі, дроти та елементи керування; а потім інженери програмного забезпечення пишуть код. Кожного разу, коли є помилка чи проблема, команда проекту повинна відступати та виправити її. Стільки часу та енергії в процесі проектування витрачається на реконструкцію дизайну на основі змін чи помилок. На щастя, проектування механіки за допомогою програмного забезпечення CAD та планування та дизайну SILED - це майже речі минулого.

Сьогодні віртуальна інженерія дозволяє командам розробити, як машини будуть працювати, використовуючи кілька паралельних шляхів, тим самим різко скорочуючи цикл, що розвивається, та час на ринок. Створюючи цифровий близнюк (віртуальне представлення машини), кожен відділ може працювати самостійно та розробляти частини та керувати одночасно з рештою команди.

Цифровий близнюк дозволяє інженерам швидко протестувати різні конструкції для машини, а також ваші машинні технології. Наприклад, можливо, процес вимагає подачі матеріалу в машинну подачу, поки не буде зібрано бажану кількість, а потім матеріал буде вирізаний; Це означає, що ви повинні розібратися з способом зупинити подачу, коли матеріал потрібно вирізати. Існує кілька способів вирішення цього виклику, і всі вони можуть вплинути на те, як працює загальна машина. Спроба різних засобів або перенесених компонентів, щоб побачити, як це впливає на операції, є простим з цифровим близнюком і призводить до більш ефективного (і менше) прототипування.

Віртуальна інженерія дозволяє проектувальним командам бачити, як вся машина та її концепції, що перекриваються, працюють разом, щоб досягти певної мети чи цілей.

【Вибір топології】

Складні конструкції з декількома функціями, більше однієї осі руху та багатовимірного руху, а також швидший вихід та пропускна здатність роблять топологію системи так само складними. Вибір між централізованою автоматизацією на основі контролера або децентралізованою, автоматизацією на основі приводу залежить від розробленої машини. Те, що робить машина, як загальні, так і локальні функції, впливає на те, чи ви вибрали централізовану чи децентралізовану топологію. Простір шафи, розмір машини, умови навколишнього середовища і навіть час встановлення також впливають на це рішення.

Централізована автоматизація. Найкращий спосіб отримати скоординоване управління рухом для складних машин-це автоматизація на основі контролера. Команди контролю руху зазвичай пересилаються конкретним серво-інвертерам за допомогою стандартизованої шини в режимі реального часу, такого як Ethercat, а інвертори керують усіма двигунами.

За допомогою автоматизації на основі контролерів можна скоординовано кілька осі руху для виконання складного завдання. Це ідеальна топологія, якщо рух лежить в основі машини, і всі частини повинні бути синхронізовані. Наприклад, якщо важливо, щоб кожна вісь руху опинилася в певному місці, щоб правильно розташувати руку робота, ви, швидше за все, виберете автоматизацію на основі контролера.

Децентралізована автоматизація. За допомогою більш компактних машин та машинних модулів децентралізоване управління рухом зменшує або усуває навантаження на машинні елементи керування. Натомість менші інверторні приводи беруть на себе децентралізовані контрольні обов'язки, система вводу/виводу оцінює контрольні сигнали, та шину зв'язку, наприклад, Ethercat утворює мережу кінця до кінця.

Децентралізована автоматизація ідеальна, коли одна частина машини може взяти на себе відповідальність за виконання завдання і не повинно постійно повідомляти про центральний контроль. Натомість кожна частина машини працює швидко та самостійно, лише після того, як її завдання буде виконано. Оскільки кожен пристрій обробляє власне навантаження в такому розташуванні, загальна машина може скористатися більш розподіленою потужністю обробки.

Централізований та децентралізований контроль. Хоча централізована автоматизація забезпечує координацію та децентралізовану, забезпечує більш ефективну розподілену потужність обробки, комбінація обох іноді є найкращим вибором. Остаточне рішення залежить від загальних вимог, включаючи цілі, пов'язані з: вартість/вартість, пропускна здатність, ефективність, надійність у часі, технічні характеристики безпеки.

Чим складніший проект, тим важливішим є партнер з інженерного управління рухом, який може дати поради щодо різних аспектів. Коли машинний будівельник приносить бачення, а партнер з автоматизації приносить інструменти, саме тоді ви отримуєте найкраще рішення.

【Мережева машина】

Встановлення чистої, захищеної майбутньої взаємозв'язку є також ключовим кроком у розробці з урахуванням руху. Протокол комунікації настільки ж важливий, як і там, де розташовані двигуни та приводи, оскільки мова йде не лише про те, що роблять компоненти - це також те, як ви все це підключаєте.

Хороший дизайн зменшує кількість проводів та відстань, яку вони повинні пройти. Наприклад, набір від 10 до 15 проводів, що надходять на віддалений термінал, можна замінити кабелем Ethernet за допомогою протоколу промислового зв'язку, такого як Ethercat. Ethernet - це не єдиний вибір, але який би ви не використовували, переконайтеся, що у вас є потрібні інструменти зв'язку або автобуси, щоб ви могли використовувати загальні протоколи. Вибір хорошого автобуса комунікації та план того, як все буде викладено, робить майбутні розширення набагато простіше.

Зосередьтеся на створенні хорошого дизайну всередині шафи з самого початку. Наприклад, не ставте живлення поблизу електронних компонентів, на які може вплинути магнітні перешкоди. Компонент з високими струмами або частотами може генерувати електричний шум у проводах. Отже, тримайте компоненти високої напруги подалі від компонентів низької напруги для найкращої роботи. Крім того, з’ясуйте, чи ваша мережа оцінена безпекою. Якщо ні, то, швидше за все, знадобляться тверді провідні надмірні підключення до безпеки, тому якщо одна частина не вдається, вона виявляє власну збій і реагує.

Коли промисловий Інтернет речей (IIOT), подумайте про додавання розширених функцій, які ви або ваші клієнти можуть бути не зовсім готові до використання. Побудова можливостей у машину означає, що пізніше буде простіше оновити цю машину.

【Програмне забезпечення】

Згідно з оцінками промисловості, не буде задовго до того, як OEM потрібно буде витратити 50-60% часу на розробку машин, орієнтованих на вимоги програмного забезпечення. Еволюція від фокусу на механіку до фокусу на інтерфейсі ставить менших будівельників машин у конкурентну недолік, але також може вирівняти умови для компаній, які бажають прийняти модульне програмне забезпечення та стандартизовані, відкриті протоколи.

Як організоване програмне забезпечення може розширити або обмежити те, що машина може зробити зараз і в майбутньому. Як і модульне обладнання, модульне програмне забезпечення покращує швидкість та ефективність будівництва машин.

Наприклад, скажіть, що ви розробляєте машину і хочете додати додатковий крок між двома фазами. Якщо ви використовуєте модульне програмне забезпечення, ви можете просто додати компонент без перепрограми або перекодування. І якщо у вас є шість розділів, які роблять те саме, ви можете писати код один раз і використовувати його у всіх шести розділах.

Мало того, що розробляє більш ефективне за допомогою модульного програмного забезпечення, але також дозволяє інженерам забезпечити гнучкість, які прагнуть клієнти. Наприклад, скажімо, замовник хоче машину, яка працює на продуктах різного розміру, а найбільший розмір потребує зміни, як функціонує один розділ. За допомогою модульного програмного забезпечення дизайнери можуть просто змінити розділ, не впливаючи на решту функцій машини. Ця зміна може бути автоматизована, щоб оригінал або навіть замовник швидко перемикався між функціями машини. Немає нічого для перепрограми, оскільки модуль вже в машині.

Будівельники машин можуть запропонувати стандартну базову машину з додатковими функціями для задоволення унікальних вимог кожного клієнта. Розробка портфоліо механічних, електричних та програмних модулів полегшує швидке зібрання налаштованих машин.

Щоб отримати найбільшу ефективність від модульного програмного забезпечення, однак важливо дотримуватися галузевих стандартів, особливо якщо ви використовуєте більше одного постачальника. Якщо постачальник приводу та датчиків не дотримується галузевих стандартів, то ці компоненти не можуть спілкуватися між собою, і всі ефективності модульності втрачаються при з’ясуванні, як з'єднати деталі.

Крім того, якщо ваш клієнт планує підключити потік даних до хмарної мережі, це важливо, щоб будь -яке програмне забезпечення створюється за допомогою стандартних протоколів галузі, тому машина може працювати з іншими машинами та взаємодіяти з хмарними сервісами.

OPC UA та MQTT - найпоширеніші стандартні архітектури програмного забезпечення. OPC UA дозволяє спілкуватися з реальним часом між машинами, контролерами, хмарою та іншими ІТ-пристроями, і, мабуть, найближчим до цілісної інфраструктури зв'язку, яку ви можете отримати. MQTT-це більш легкий протокол IIOT-Messaging, який дозволяє двом програмам спілкуватися один з одним. Його часто використовують в одному продукті - вкладаючи, наприклад, датчик або інформацію про витяг з продукту, і надсилайте його в хмару.

【Підключення хмара】

Машини, що взаємопов'язані, закрите цикл, все ще є більшістю, але фабрики, повністю мережеві до хмари, зростають у популярності. Ця тенденція може підвищити рівень прогнозного обслуговування та виробництва, керованого даними, і є наступною великою зміною фабричного програмного забезпечення; Він починається з віддаленого зв’язку.

Хмарні мережеві рослини аналізують дані з різних процесів, різних виробничих ліній та більше, щоб створити більш повні уявлення про виробничий процес. Це дозволяє їм порівнювати загальну ефективність обладнання (OEE) різних виробничих потужностей. Наземні оригінальні виробники працюють з довіреними партнерами з автоматизації, щоб запропонувати машини, готові до хмар, з модульними можливостями 4.0, які можуть надсилати потребу в кінцевих користувачах даних.

Для машинних будівельників, використовуючи автоматизацію контролю руху та застосовувати цілісний, загальний підхід до процесу, щоб зробити рослини або компанії більш ефективними, обов’язково виграє більше бізнесу.