智能制造需要什么样的平台？

发布时间：2016-10-19 www.cechina.cn

　　智能制造是今天解决我们当下产业问题的一个方向，也是国家“制造业2025”规划的政策所指。然而实现智能制造必须基于集成，这包括在硬件方面的集成、软件的集成、产业界内部之间的互联、跨界的互联与集成，这些都预示着产业变化必须以“集成”实现共同的发展与提高。
　　本年度的工博会IAS展，贝加莱将向产业界展示其在智能制造领域智能化方面的最新集成技术，智能制造的实现在于“集成”，这些集成包含了设备的智能集成、软件集成、智慧工厂与大数据、人工智能技术的集成，也包括了企业之间的协作。
　　一、智能集成对于控制器有哪些需求？
　　智能集成时代不同于以往，必须有更强的开放性，才能满足设备集成、互联的能力，一方面实现实时控制，另一方面给大数据、云平台提供数据支持，便于人工智能、深度学习来进行数据应用分析，这就需要控制器满足以下需求：
　　■实时控制与通信能力
　　■开放的互联接口支持能力（对OPC UA的支持）
　　■协同运动控制能力（PLCopen协同运动控制
　　■标准的编程确保其开放性，IEC61131-3支持
　　■支持仿真能力，如MATLAB/Simulink集成
　　■基于Web的远程维护与诊断技术
　　■控制与显示集成的产品
　　■大块数据存储能力
　　这些，是基础硬件平台，无论对于开发智能机器、产线、工厂的集成而言，这些都是迫切的需求，与传统的PLC产品不同，今天的控制器对于开放的PC技术、通信技术必须要有强大的支持能力。
　　贝加莱是开放自动化技术的领导企业，在过去的近40年依照产业需求践行其理念，其产品完全满足对智能时代集成的完全响应能力。
　　■PLC（X20系列控制器）
　　■PC/Panel PC
　　■集成控制与显示的HMI
　　■运动控制系统(ACOPOS家族产品)

　　图1 贝加莱集成控制、显示于一体的新一代Panel PC

　　如图1所示，贝加莱的Panel PC可以将PLC逻辑控制、Windows画面设计、同时运行RTOS处理高速机器人，CNC等高实时性运动控制任务、采用多点触摸方式操作简单，并且，可选法兰摇臂安装。
　　贝加莱的产品何止这些？
　　二、智能集成的通信有哪些需求？
　　通信是集成的基础，但是，通信的集成与商业系统不同，工业系统的通信还需要满足以下一些特性：
　　（1）.实时性需求—在很多应用中需要仅100μS甚至以下的循环周期需求。
　　（2）.安全性需求--里强调的是功能安全(Funtional Safety)，满足IEC61508、IEC61784,EN13849、ISO 10218机器人安全等。还有一个非常重要的问题就是在于集成时代的安全，如何有效的与生产效率平衡的问题，这牵扯到异构网络里的安全信息集成问题。
　　（3）.大数据传输需求—与过去的总线不同，新的智能集成对于带宽和数据传输能力的需求有较大的不同，因此，基于独立帧的以太网如POWERLINK、Profinet、Ethernet/IP等具有大数据传输能力。
　　（4）信息互通需求—不仅满足互联的接口以及实时性交互，对于不同厂商的产品也需要进行集成，例如：基于XML的设备描述文件（Device Description）、FDT/DTM等技术。
　　（5）.语义互操作需求—对于与MES系统的集成、与大数据平台、IoT等的集成，语义互操作将会将不同异构系统进行信息的集成，OPC UA成为了大势所趋。
　　在这方面，POWERLINK+OPC UA+openSAFETY，是一个很好的解决方案。

　　图2 贝加莱网络集成架构-POWERLINK-OPC UA-openSAFETY

　　■与POWERLINK集成，构成一体化通信网络；
　　■控制器完全集成集成OPC UA；
　　■openSAFETY与OPC UA集成实现工厂安全数据交互；
　　■数字化工厂基础信息模型；

　　图3 贝加莱对OPC UA全支持

　　三、工厂集成的平台应该有哪些需求？
　　（1）复杂任务集成
　　工厂集成的复杂性在于多样性的任务需求，在ISA-95的定义中，将其分为过程控制、批处理、离散控制三种类型的应用集成，分别对应于高级过程控制/模型预测控制算法的设计能力、批处理的管控以及离散的PLC等的信息集成。
　　（2）功能性
　　对于应用的工厂而言，显然，希望获得是最为快速使用的功能，因此，必须确保其易用性。
　　（3）开放性
　　由于工厂的复杂性，存在不同时期、不同厂商，甚至同一厂商内部不同代次的产品，这些复杂的集成对于平台的开放性是一个挑战。
　　（4）鲁棒性
　　对于高可靠、高可用性是在包含了过程控制、批处理的工厂的基础性要求，例如啤酒饮料、制药等领域，这对控制系统的硬件、软件都健壮性都提出要求。
　　例：APROL平台实现工厂数据采集的架构

　　图4 基于APROL构成的工厂数据采集平台

　　贝加莱APROL—智慧工厂基础数据平台
　　■工厂运营维护模块(EnMon/ConMon、PDA)
　　■开放平台，支持多种协议连接（FDT/DTM、OPC UA、BacNet...）
　　■支持行业数据集成（OMAC/PackML、FDA Gamp认证...)
　　■与MES互联接口
　　■支持过程控制、批处理与离散工厂集成
　　■整体提高OEE
　　四、如何让智能机器开发更为高效？
　　智能时代对于机器的开发将会有更大的挑战：
　　（1）机器配置/配方的变化—为了适应个性化生产，必须具有非常自由的配置/配方管理与适应能力。
　　（2）更为复杂的IT集成功能，例如：需要开放系统来访问设备的生产数据/信息（当然不能随意访问控制参数）。
　　（3）CNC、机器人的集成，由于产线包含了复杂的设备，因此，具有协同运动控制能力。
　　（4）能源/OEE等与生产运营管理相关的功能。
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　　智能机器开发平台-mapp
　　智能制造时代，机器制造商必须快速开发机器以响应市场的需求，传统的开发模式会让系统处于反复的重复劳动，而基于软件复用与软件构件技术的mapp则是解决智能机器开发的利器，mapp完全基于AppStore的思想开发，应用开发者仅需简单的拖放、配置形式即可完成大部分的共性开发工作，而与此同时，贝加莱也提供针对行业应用Know-How的功能集成，基于Web的远程访问、诊断、配置与机器维护。

　　■降低研发周期达到67%
　　■极易使用-快速学习
　　■基于Web的软件配置与维护
　　■经过严格验证的代码
　　■兼容PLCopen Motion、XML...

　　图5 mapp技术实现原理

　　如图5所示，mapp技术是一个革命性的自动化开发软件设计，它将机器的各种功能划分为机电一体化对象、行业对象、基础运行管理对象、基于Web的对象，可以根据不同的机器开发应用以模块化搭建的方式开发应用，大幅度减少对编程的需求，可以节省2/3的开发时间。

　　图6 智能制造全集成架构

　　欢迎参观贝加莱展台—6.1H-B166
　　作为智能制造集成平台技术的领导者，贝加莱也将出展本次2016年度工博会。诚挚邀请您光临贝加莱工博会展台-6.1H-B166，了解智能制造集成方面的技术。