隔行如隔山，傳統(tǒng)上工程師和ＩＴ專家很少有共同語言，現(xiàn)在很大程度上情景還是這樣。但是如果說有什么東西能在未來幾年拉近他們之間的關(guān)系的話，那就是一段CAT 5電纜?！肮S自動化領(lǐng)域最明顯的趨勢是工廠車間通過網(wǎng)絡(luò)和公司系統(tǒng)相連接，通常是以太網(wǎng)，”
大部分自動機械的運動都很簡單，普通的運動控制器就能應(yīng)付。這兒是Bosch Rexroth公司展示的一臺由IndraMotion MLC 控制器控制的Delta 自動設(shè)備，控制器的尺寸大約是3 x 3 x 3 英寸。
并且這種連接將會繼續(xù)增加。來自ARC Advisory Group公司的一份報告稱，一家從事工業(yè)自動化的公司預(yù)言工業(yè)以太網(wǎng)專題">工業(yè)以太網(wǎng)的交貨量會從2004年的840，000套增加到2009年的670萬套，年增長率為51.4%。
工業(yè)以太網(wǎng)專題">工業(yè)以太網(wǎng)現(xiàn)在正改變機器部件之間以及機器部件和ERP 系統(tǒng)間的影響。
據(jù)Chand稱，這種連接之所以如此重要，原因之一是工廠車間數(shù)據(jù)現(xiàn)在變得太重要了，不能把他們留在車間白白浪費。終端用于要求把數(shù)據(jù)傳輸?shù)組ES和ERP系統(tǒng)，在那里這些數(shù)據(jù)可用于供應(yīng)鏈優(yōu)化、提高資產(chǎn)利用率、產(chǎn)能計劃和、產(chǎn)品跟蹤和其他重要商業(yè)決策。“終端用戶希望從他們購買的設(shè)備獲取更多數(shù)據(jù)，他們越來越多地要求提供‘儀表盤’，以使得他們可以挖掘到機器層面的數(shù)據(jù)，”他稱。
在工程學(xué)上的意義
制造和操作機械的工程師們也可以從和IT的整合中受益。據(jù)Filomena Wardzel所說，公司系統(tǒng)可以讓他們更容易地獲取機械性能和維護(hù)數(shù)據(jù)，她是Siemens Energy & Automation Inc.的自動化系統(tǒng)業(yè)務(wù)部經(jīng)理。
盡管無線射頻技術(shù)在先進(jìn)的生產(chǎn)流程中算不上什么新玩意，但是隨著公司把工廠車間和供應(yīng)鏈以及物流系統(tǒng)整合起來，這種技術(shù)將更加流行。
要想了解IT集成會走多遠(yuǎn)，只要看看目前的狀況就行了，現(xiàn)在越來越多的Web服務(wù)器被植入到運動和氣動部件。比如，Numatics Inc.公司的一種閥組就植入了Web服務(wù)器和無線通信設(shè)備。為什么一個閥組還需要單獨Web服務(wù)器？Numatics公司的技術(shù)開發(fā)主管Enrico De Carolis稱，這么做的好處是可以在擾亂控制算法或?qū)崟r生產(chǎn)系統(tǒng)的情況下獲得診斷信息。“大家覺得故障診斷是個不錯的想法，但是沒有人喜歡對系統(tǒng)編程，特別是對實時運行的系統(tǒng)，”他說。
這種閥組的閥門開關(guān)次數(shù)的數(shù)據(jù)可以通過互聯(lián)網(wǎng)獲取。De Carolis相信類似的方法可以用于各種運動系統(tǒng)，這開辟了一條通往新型的預(yù)防和預(yù)知維護(hù)模型的道路。跟OEM對維護(hù)功能進(jìn)行編程的做法不同，維護(hù)工作可以讓組件提供商或第三方來做。
高級組件和機器的遠(yuǎn)程維護(hù)已經(jīng)出現(xiàn)多年了，但是在今后幾年的爭議將是：現(xiàn)在進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控太容易了，那么遠(yuǎn)程監(jiān)控還能發(fā)展到什么程度?！懊總€組件都需要具有它自己的Web服務(wù)器嗎？”Chand懷疑。“我認(rèn)為這么做有點過頭了?！彼褭C器控制服務(wù)看作是組件數(shù)據(jù)的“集合點”。
甚至連De Carolis也相信現(xiàn)在對于走基于組件的Web服務(wù)器這條路是否正確還有待商榷“毫無疑問，我們現(xiàn)在可以讓一個閥組給你發(fā)e-mail，問題是有人需要他們的閥組發(fā)送e-mail嗎，”他說。不過他又說具有Web功能的閥組已被證明是Numatics產(chǎn)品中被最快速采用的產(chǎn)品之一。
存在軟件和安全方面的障礙
盡管以太網(wǎng)和IT整合可能為工廠車間帶來諸多好處，但是目前還存在一些缺點。控制工程師和IT人員插入的電線越來越多，雖然電線都差不多，但是還是有一些差異需要他們應(yīng)付?！艾F(xiàn)在一些大公司的控制工程師和IT人員開始共事，但是情況并不總是讓人開心，”Carolis稱。
在Chand看來，軟件是一個需要改變的地方。“我們不能想當(dāng)然地認(rèn)為車間里的所有人都習(xí)慣Java和Web服務(wù)器，”他說，這種不適應(yīng)感使得從車間遷移數(shù)據(jù)變得困難起來。Chand稱他希望看到有其他簡單的方法把數(shù)據(jù)遷移集成到工程師們使用的編程環(huán)境，并且希望看到增加IEC 61131-3標(biāo)準(zhǔn)中的PLC編程方法會有所幫助?！拔蚁Ｍ吹絀EC 61131-3像發(fā)送Java消息那樣發(fā)送數(shù)據(jù)和信息，目前沒有這樣的功能?！彼f，盡管他預(yù)計在將來可以做到這一點。
據(jù)Chand稱，另一個有效方法是采用服務(wù)導(dǎo)向的架構(gòu)（SOA）-- 或者由低耦合、可共用和預(yù)編程的服務(wù)組成的軟件。例如，服務(wù)組件可以跟蹤材料消耗情況，或者收集設(shè)備可用時間等數(shù)據(jù)?！癝OA把車間中的數(shù)據(jù)用IT的方式顯示出來，”Chand說。“我們正在仔細(xì)研究SOA，相信它很有前途?！彼A(yù)言在3-5年內(nèi)SOA將是一種更加通用的編程方法，它會把工廠車間和前端系統(tǒng)緊密聯(lián)
安全問題（至少意識到可能存在安全問題）是IT界和工廠工程界之間發(fā)生爭執(zhí)的更大的原因?！叭绻悄欠N舊的專利網(wǎng)絡(luò)，實際上就不存在工廠車間的安全問題，”Wardzel稱。但是開放式以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)就存在安全問題?！胺阑饓蟠筇岣甙踩?，”她說。但是她承認(rèn)工程師們不相信防火墻不影響他們的實時系統(tǒng)。
簡單地使用防火墻不能讓大多數(shù)工程師滿意，這兒還有另外一個原因?！癐T和車間在安全方面有截然不同的做法，”Chand稱。他說IT人員通常在同構(gòu)環(huán)境下工作—在其中他們使用一個操作系統(tǒng)?！岸ǔ５能囬g的環(huán)境則是IT人員的噩夢，”他說。“車間的多重網(wǎng)絡(luò)、前端總線以及現(xiàn)在的以太網(wǎng)控制混雜在一起。”他認(rèn)為這種異構(gòu)環(huán)境短期內(nèi)不會改變。因此，IT人員處理安全的方法—防火墻和打補丁—在車間里不能湊效。“IT人員通常不必去考慮他們在安全方面的工作對實時運行系統(tǒng)有什么影響。”
盡管目前有很多自動化產(chǎn)品提供商已經(jīng)為工廠車間提供具有安全性的產(chǎn)品，但是Chand承認(rèn)說目前的安全性還不能滿足車間工程師們的要求，還必須進(jìn)行改進(jìn)?！袄щy在于把所有這些異構(gòu)技術(shù)集成起來并為實時網(wǎng)絡(luò)建立防火墻，同時還不能降低系統(tǒng)性能，”他說。“這正是目前我們正在努力的地方?！?
流行中的無線技術(shù)
工程師們將如何利用目前備受關(guān)注的工廠中的無線通信？以西門子公司為例，該公司已經(jīng)開始提供用于部件位置分散的自動化起重機和其他機械的無線安全系統(tǒng)，同時該公司還為那些確定性無線控制的設(shè)備提供無線安全系統(tǒng)?！翱刂萍夹g(shù)已經(jīng)有了，”Siemens Energy & Automation Inc.的自動化系統(tǒng)業(yè)務(wù)部門經(jīng)理Filomena Wardzel稱?！暗菍κ褂脽o線進(jìn)行控制興趣不大?！?BR> 她并不指望在短時間內(nèi)這種情況會有所改觀，其他幾個重要供應(yīng)商也持類似觀點?！靶枨笞畲蟮牟⒉皇菍崟r無線控制設(shè)備，而是監(jiān)視設(shè)備，”Rockwell Automation公司資深副總裁和首席技術(shù)官Sujeet Chand稱。
Chand指出，目前對無線技術(shù)是否適用于工廠車間的爭論，主要是圍繞實際存在的和可能的服務(wù)質(zhì)量問題，但是他發(fā)現(xiàn)了一個阻礙采用無線技術(shù)的更根本的原因：電池壽命。無線技術(shù)在那些難以連接線路（包括電線）的設(shè)備上備受青睞?！翱紤]一下成千上萬的無線傳感器，它們都采用電池作為電源?，F(xiàn)在想象一下為所有這些傳感器更換電池，這將會是怎樣的噩夢，”他說。
供應(yīng)商們已經(jīng)開始提供自供電和遠(yuǎn)程供電的無線設(shè)備。在一項工作中，Rockwell Automation公司把無線震動傳感器放在一個油輪的旋轉(zhuǎn)機械上，利用輪船的運動為傳感器供電。因此大型設(shè)備上的無線設(shè)備的供電問題并不是難以克服的，但是從設(shè)計和成本角度來看，供電問題必須要考慮到。
一種IT友好（IT-friendly）的方法為工程師們利用這些技術(shù)鋪平了道路，這些技術(shù)可以讓工程師們獲取他們想要的數(shù)據(jù)。Wardzel舉了無線（見下面的短文）技術(shù)和RFID（射頻識別）兩個例子?！癛FID不僅能跟蹤離開工廠后的大件產(chǎn)品，還能跟蹤車間里的小件物品，”她說。這對那些負(fù)責(zé)解決生產(chǎn)故障的工程師們來說的確是個好消息。
工廠模擬
工程師們確實喜歡進(jìn)行計算機模擬。目前他們可以模擬生產(chǎn)線的功能。但是，在未來幾年這些模擬不僅越來越普通，而且在產(chǎn)品設(shè)計周期中可以反推得更遠(yuǎn)?！肮こ處焸冮_始越來越多地設(shè)計產(chǎn)品的時候就考慮自動化問題，”Siemens 自動化和驅(qū)動器工業(yè)自動化系統(tǒng)部主管Ralf-Michael Franke稱?！八麄兿Ｍ旬a(chǎn)品和工廠都優(yōu)化?！?
工廠模擬軟件，比如這兒展示的Siemens公司SIMATIC Automation
Designer 軟件，可以把機械工程和控制工程結(jié)合起來。
Franke描述了未來景象：工程師們將從控制-自動化角度利用機械CAD數(shù)據(jù)的產(chǎn)品信息和生產(chǎn)設(shè)備運行虛擬或“數(shù)字”工廠。這種模擬將給出最終生產(chǎn)線的PLC、CNC或基于個人電腦的控制軟件，降低了設(shè)計和試運轉(zhuǎn)時間。
這些“數(shù)字工廠”的前提條件是各種CAD系統(tǒng)和工廠模擬軟件之間的可以連接。但是Franke稱目前的開放系統(tǒng)實際上對“向3D設(shè)計領(lǐng)域開放一個接口”沒什么障礙。
自動化OEM廠商已經(jīng)開始采用這種方法了，使用像西門子的SIMAT
工業(yè)以太網(wǎng)專題">工業(yè)以太網(wǎng)資源
工業(yè)以太網(wǎng)專題">工業(yè)以太網(wǎng)的幾個不同衍生品也在競爭主導(dǎo)工廠車間。這些系統(tǒng)的主要區(qū)別在于如何進(jìn)行實時控制。Bosch Rexroth驅(qū)動和控制技術(shù)部門的副總Scott Hibbard稱一些協(xié)議和商業(yè)TCP/IP相差無幾?！捌渌静扇 雇痢呗?，大量使用以太網(wǎng)電纜和線路，”他說。下面是這些協(xié)議的簡介：
■Ethernet/IP：
http://designnews.com.cn/0703-623bbbbx。
■Ethernet Powerbbbb：
http://designnews.com.cn/0703-624bbbbx。
■SERCOS III：
http://designnews.com.cn/0703-625bbbbx。
■ProfiNet：
http://designnews.com.cn/0703-626bbbbx。
■EtherCAT：
http://designnews.com.cn/0703-627bbbbx。
■了解更多技術(shù)資訊，請訪問網(wǎng)站：http://designnews.com.cn/0703-628bbbbx。該網(wǎng)站有幾十篇關(guān)于各種以太網(wǎng)工程問題的文章。
安全技術(shù)和機器人技術(shù)應(yīng)用到機械
工程師們在努力尋求降低機械設(shè)備生產(chǎn)成本的同時，他們期望把更多的功能整合在設(shè)備中，同時讓控制操作盡量簡單?！耙粌赡旰?，我們相信你會發(fā)現(xiàn)機械的集成化程度比現(xiàn)在更高，”B&R Industrial Automation公司副總裁Helmut Kirnstotter預(yù)言?！霸谶^去，處理能力和網(wǎng)絡(luò)速度限制了把更多功能集成到機械設(shè)備上。而現(xiàn)在開放式網(wǎng)絡(luò)正在改善，集成更多功能現(xiàn)在已成為可能，”他說。
他舉Ethernet Powerbbbb工業(yè)以太網(wǎng)專題">工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議為例，這是由B&R公司開發(fā)的，后來對外公開。在德國紐倫堡市舉辦的SPS驅(qū)動器展上，Powerbbbb組展出了速度為1 Gbit/sec的以太網(wǎng)，網(wǎng)速提高了10倍。它在實時控制設(shè)備的周期時間只有200微妙。其他工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議也同樣有所改進(jìn)（看下表）。
網(wǎng)絡(luò)方面的改進(jìn)以及最近對北美安全標(biāo)準(zhǔn)的修改，所有這些將很快改變北美工程師們采用機械安全性的方法，他們可以采用集成安全性系統(tǒng)，這種系統(tǒng)可以和基于及太網(wǎng)的主控網(wǎng)共享空間?！耙尲砂踩韵到y(tǒng)發(fā)揮實際作用，你需要保證網(wǎng)絡(luò)性能，”Chand稱。他提出安全設(shè)備的最短周期時間是10毫秒。
但是一旦網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)得到保證，集成安全性系統(tǒng)會帶來非常多的好處，并且它在歐洲已經(jīng)被使用。如果機械制造商不需要獨立的安全網(wǎng)絡(luò)，他們可以大大減少導(dǎo)線的數(shù)量。Kirnstotter指出，繼承安全性系統(tǒng)還能為機械制造商帶來其他好處。隨著安全網(wǎng)絡(luò)反應(yīng)越來越快，你可以把安全光幕、安全罩和其他安全設(shè)備安裝離防護(hù)目的更緊的地方?！白罱K會為你的工廠節(jié)省大量的廠房占地，”他說。集成安全性系統(tǒng)可以執(zhí)行更多安全程序，并且也更容易—比如安全減速—這不需要讓組件或機械設(shè)備完全停止運轉(zhuǎn)。
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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