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更有效地理解和提升机器性能
来源: fbe-china.com作者: Kenny Fu时间:2019-10-29 15:07:41点击:1090

工业 4.0 旨在提高生产效率,而若要实现这一目标,您就需要以目标为导向分析生产数据。倍福在汉诺威工业博览会上展出了一系列 TwinCAT 专用解决方案。德国工业领域权威杂志《ETZ》主编 Ronald Heinze 就最新进展采访了倍福公司总裁 Hans Beckhoff 先生。

由于工业 4.0 最终会让生产变得更加高效,因此也引起这一领域所有公司的密切关注。无论它是一次“真正的”技术革命,还是仅仅只是技术的进步,这都没有关系。“每一次技术革命都会经历革命前夕和革命后期。”Hans Beckhoff 指出。“革命前期会出现一个由量变到质变的过程。”一旦出现这种情况,一次技术革命就可以持续数十年。

“许多革命性想法都可以随之带来一个新的质量水平,”总裁继续说道, “当人们回顾从现在开始的这 50 年时,他们可能会意识到,当真正的机器智能开始普及时,第四次工业革命真的来了。”“不管您是否认为这是一次革命,整体看来,工业 4.0 都可以带来社会生产力的巨大飞跃和经济的高速发展。”通过在云中使用诸如大数据、模式识别、状态监测和电力监控等应用程序实现对传统控制任务的扩展,从而会不断提高生产效率。

基于 PC 的控制技术是工业 4.0 的技术基础

迄今为止,工业 4.0 对倍福的业务模式的影响还比较小。“但对我们的产品理念影响非常大。”Hans Beckhoff 说道。倍福公司的产品系列已经包括针对物联网和工业 4.0 功能的即用型产品,帮助用户建立相应的软件架构。

总裁认为对于日常的工业 4.0 运作来说还没有“整体方案”,但许多科技引领者的独特创新将最终成为市场标准的实际应用。他认为围绕 RAMI 4.0 和标准化工作的开展是一个又好又合理的方法。“因此,我们支持并极为关注这些发展。”Beckhoff 继续说道,目前像 RAMI 4.0 这样的参考架构还不是势在必行,但最终会成为全球标准。他坚信,标准化委员会和具有开拓性的科技引领者的独特创新都将通向标准化这一目标。毫无疑问,相应的设备和组件将会遵循一系列标准。Beckhoff 也认为,区域性思维已经过时:“今天的很多公司发现他们自己已经身处于一个有着最好的想法和技术的全球化市场。”

作为一个功能强大的机器控制平台,基于 PC 的自动化技术为工业 4.0 架构奠定了一个坚实的技术基础。“基于 PC 的控制技术具有内置联网能力,可以实现横向通讯,并能够与上位系统整合在一起,从而成为工业 4.0 应用的理想平台。”Beckhoff 说道。“在基于 PC 的自动化技术基础上,您就拥有了装有微软操作系统以及加载了 EtherCAT 的 I/O 系统用作高速通讯的中央以及本地控制器。它支持所有相关的通讯协议,将 IT 领域、因特网和自动化技术完美融合在一起。我们基于 PC 的控制技术支持很多行业专用的通讯‘语言’,我们也深信,随着工业 4.0 和物联网开始普及,世界也将变得更加多样化。由于这些新的应用,我们及我们的客户能很好的适应这种多样性的增加来应对市场竞争。我们相信,我们在工业控制架构方面积累的经验将在我们开发性能强大、面向实践的针对自动化应用的物联网结构中很有帮助。”Beckhoff 说道。自动化技术和信息化技术(AT + It)的融合是物联网和工业 4.0 项目的理想温床。“基于 PC 的控制技术也是云通讯的最佳平台。“Beckhoff 补充道,“因为这种通讯是 PC 技术‘自然栖息地’的一部分。”

云服务器中的大数据

制造型企业越来越发现大数据的好处。分析庞大数量的数据能够准确地预测潜在的机器故障,这里我只举一个例子。主控制器是一个重要的数据源,因为这是所有机器功能聚合的地方。大数据提供了许多关于生产过程和机器操作以及下游设备的分析结果。”Beckhoff 说道。“以目标为导向的方法分析这一数据可以快速带来有价值的效益。”据 Beckhoff 所述,这已经得到诸如谷歌这样提供此类服务的公司的认可,并将会将他们在其它应用领域的经验和技术转换到工业制造领域。“生产部分在整个价值链中实在是太重要了,因此数字化领域的世界巨头们绝不能忽视。”任何人都可以使用微软云或微软云服务。总裁认为这是一次机遇,而不是威胁:“能够为各个应用提供最佳算法的公司将会拥有巨大的竞争优势。”

所有采用了倍福 PC 控制技术的应用基本都已经为工业 4.0 做好了准备。此外,倍福最新的专用于物联网和工业 4.0 的产品使得这些功能实现起来更加容易。通过控制技术生成的完整过程映射让用户能够轻松评估各个机器和系统。“只需轻点鼠标即可使用更多工业 4.0 功能。”Beckhoff 说道。一系列的新产品使这成为可能。

TwinCAT IoT 软件与嵌入式控制器或者工业 PC 相结合成为物联网控制器,可以无缝连接物联网和服务互联网。“作为 TwinCAT 自动化环境的一个不可或缺的组成部分,TwinCAT IoT 使得所有倍福控制器可以轻松、安全且快速与云服务器通讯。”Hans Beckhoff 解释道。“在所有云解决方案中,我们支持的是微软的 Azure™ 和亚马逊 AWS™。我们最近也正在研究如何创建到 SAP Hana 的链接。TwinCAT IoT 包含标准化的云通讯协议,如针对微软的 AMQP 和针对亚马逊的 MQTT。”他继续说道。“TwinCAT 使得网关功能配置变得非常简单。”

周期同步数据分析

新型工业 4.0 解决方案的核心部分是 TwinCAT Analytics,它可以周期性地同步存储过程数据以备日后分析。“这种解决方案提供非常简单且多信息的机器分析。”Beckhoff 说道。例如在线和离线状态分析、预测性维护、模式检测和机器学习,机器优化及数据的长期归档。

在 2015 SPS IPC Drives 展会上展出的产品目前正由客户进行测试。“第一个提案已经写好,其中一部分已经被拿去使用了,比如状态监测部分。“Beckhoff 继续说道。TwinCAT Analytics 软件具有全新的算法并自带数据库。“由于 TwinCAT Analytics 基于 TwinCAT3,用户能够使用成熟的工具对他们的机器进行诊断。例如,他们可以使用 TwinCAT Scope 来图形化地显示信号流。”

与 TwinCAT 相似,用户能够使用 IEC 61131-3 语言、C++ 或 MATLAB®/Simulink® 编写他们自己的分析例程。这取决于用户及他们的具体需求。“他们甚至可以进行混合使用。”Beckhoff 说道。“相应地,他们拥有了一个可以自由支配的易用型工具,如果与 MATLAB®/Simulink®结合,就会成为一个功能非常强大的工具。”TwinCAT Analytics Workbench 可用于实现这类功能。用户可以借助 TwinCAT Analytics 软件库中的模块在线或离线分析一台或多台机器。Workbench 包含 Analytics 软件库,一个具有诸如周期分析、生命周期监测、状态监测以及电力需求和 RMS 计算功能模块的 PLC 软件库。有经验的 PLC 编程人员就可以在他们自己的 PLC 应用程序上使用这些软件库模块,以便将监测功能集成到机器控制系统中。

访问完整的过程映像

若要分析数据,您首先必须记录数据。这就是为什么倍福要推出 TwinCAT Analytics Logger 来周期性地备份大量数据的原因所在。“Analytics Logger 可以记录所有过程数据。”Beckhoff 解释说道。

“您可以使用 TwinCAT Analytics 基于过程映像进行在线或离线分析。”一个典型的应用实例就是状态监测,即组件的生命周期监测。软件可以计算信号或运行周期并给出预测性的更换间隔。它还可以给特定的机器状态分配温度流或测定各个机器组件的功耗。这样用户就可以在不增加控制器负荷的情况下查找机器的能量消耗点。

时间优化是另一个潜在的应用。“它决定了各个过程的计时、测量时间戳和分配限值。”Beckhoff 说道。“系统可以识别任何违反过程时序的行为。”使用 TwinCAT Analytics Logger 记录所有机器数据对技术服务人员来说特别有用。可以识别机器操作人员不在时发生的故障。“所有这些功能都与过程高度相关,因为它们能够更懂机器。”Beckhoff 说道。

TwinCAT Analytics 也支持与 TwinCAT 2 软件一起使用。“在这个版本中,我们有自己的“数据代理终端’,是另一个用于从这些控制器读取数据并通过物联网协议传输这些数据的工具。”Beckhoff 解释道。“如果用户想要分析一个现有的系统,他只需要安装我们的 TwinCAT Data Agent 即可,无需更换现有的机器控制程序。”TwinCAT Analytics 的数据可以本地保存在机器控制器、本地服务端或云服务器中。

所设计的数据格式通过微软或亚马逊提供的分析服务便于访问和处理。“这样可以更轻松地参与到工业 4.0 中,创建更强大的应用程序。”Beckhoff 接着说道。TwinCAT Analytics 使用的是与微软 Analytics 相同的通讯协议。用户也可以从倍福得到应用支持。

倍福目前已经提供了范围宽泛的物联网和工业 4.0 应用,并坚信需求将会快速增长。“我们在 2016 年的汉诺威工业博览会上展出了在这一领域的令人兴奋的产品。”Hans Beckhoff 总结说道。

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关于德国倍福(BECKHOFF)

德国倍福自动化有限公司的总部位于德国威尔市。公司在世界各地设有分支机构,加上全球的合作伙伴,目前公司业务已遍及70多个国家和地区。

倍福始终以基于PC的自动化新技术作为公司的发展理念,所生产的工业 PC、现场总线模块、驱动产品和TwinCAT自动化软件构成了一套完整的、相互兼容的控制系统,可为各个工控领域提供开放式自动化系统和完整的解决方案。30 多年来,倍福公司的元件和系统解决方案在世界各地得到了广泛的应用。 自 2001 年3月德国倍福在北京成立中国第一个代表处, 2007年5月,德国倍福在上海成立独资公司,并将倍福中国区总部迁至上海,此后公司业务进入一个快速发展时期,目前倍福已经在北京、广州、成都、武汉、南京等全国 24个大中城市设立了办事处。随着各种具有良好性价比的新产品、新技术不断进入中国市场,其勇于打破传统控制模式,倾力推广 PC 控制新技术的理念已被越来越多的中国用户所接受。

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