【儀表網(wǎng) 行業(yè)科普】在一個早期項(xiàng)目中，曾出現(xiàn)極具科幻色彩的人機(jī)對決場景。一家企業(yè)在升級制造與測試系統(tǒng)時，決定將兩者整合到一個端到端的軟硬件平臺上。其目的是簡化測試測量端的實(shí)施、運(yùn)維、維護(hù)及數(shù)據(jù)采集(DAQ)功能。實(shí)施后新系統(tǒng)運(yùn)行得非常出色。然而，對于客戶來說，僅憑這些還不夠。即使查看了顯示這種方法更優(yōu)的真實(shí)性能數(shù)據(jù)，也沒有讓他們改變想法。
 

　　他們讓最優(yōu)秀的員工使用傳統(tǒng)設(shè)備與新的生產(chǎn)線和測試線一決高下，以確定誰能夠以更快的速度、更高的質(zhì)量制造出產(chǎn)品并完成必要的測試。結(jié)果顯而易見，新系統(tǒng)以壓倒性優(yōu)勢勝出。
 

　　這個應(yīng)用本質(zhì)上體現(xiàn)了自動化技術(shù)的核心價值：在提升設(shè)備性能的同時，解放操作人員從事具有更高附加值的工作。更具體地說，這是一個將孤立的DAQ技術(shù)與強(qiáng)大、模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化的工業(yè)自動化解決方案相結(jié)合的故事。
 

　　自動化的浪潮總是在變化。近年來，隨著制造企業(yè)不斷應(yīng)對各種有影響力的全球事件，對更強(qiáng)大、更靈活的技術(shù)提出了更高的要求。這一切都建立在長久的技術(shù)趨勢之上。例如，機(jī)器正變得越來越復(fù)雜，以適應(yīng)工業(yè)4.0的發(fā)展趨勢?？傮w生產(chǎn)需求也促使企業(yè)從根本上重新考慮自動化制造的方法。在這種趨勢下，硬件和軟件功能已經(jīng)開始應(yīng)對新的挑戰(zhàn)，例如：
 

　　●帶時間戳的、更大的測量數(shù)據(jù)集；
 

　　●通過先進(jìn)的狀態(tài)監(jiān)測，深入了解機(jī)器運(yùn)行；
 

　　●在線測試應(yīng)用，以幫助優(yōu)化自動化解決方案。
 

　　▲利用完全集成的自動化平臺，工程師可以將測試和測量功能實(shí)施到一條全面的生產(chǎn)線中。
 

　　整合的理由越來越充分。然而，這就引出了一個問題：哪些工具和技術(shù)可使工程師能夠?qū)崿F(xiàn)將“黑匣子”DAQ和強(qiáng)大的工業(yè)自動化解決方案集成的目標(biāo)？
 

　　使用相同的語言并協(xié)作編寫代碼
 

　　應(yīng)用開放和靈活的工業(yè)協(xié)議有助于重新定義在線測試系統(tǒng)的可能性。在諸如EtherCAT等先進(jìn)工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的幫助下，如今的工程師可以應(yīng)對很多艱巨的挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)需要多個通信接口和子系統(tǒng)、高確定性和各種規(guī)模應(yīng)用的同步。
 

　　此外，新興的集中式和分散式測量接口，加上從本地到外部的同步設(shè)備，解決了測試和生產(chǎn)自動化分離時所面臨的廣泛問題。這些進(jìn)步幾乎滿足了任何工程團(tuán)隊(duì)的所有技術(shù)需求，可以建立一個共同的平臺并協(xié)調(diào)工作——從獨(dú)立的測試臺到完全集成和自動化的測試。
 

　　測試工程師工具箱中熟悉標(biāo)準(zhǔn)在不斷擴(kuò)展，需要為現(xiàn)有工具提供額外的軟件接口。工程師可以從MATLAB/Simulink、LabVIEW和VeriStand等各種平臺中提取老舊代碼。因此，硬件在環(huán)(HiL)、模型在環(huán)(MiL)和軟件在環(huán)(SiL)仿真可以加速系統(tǒng)開發(fā)。
 

　　▲EtherCAT通信混合了接口類型，并提供了一種同步外部源的機(jī)制(通過Grandmaster時鐘甚至通過GPS)。
 

　　打破自動化和DAQ孤島
 

　　隨著對集成測試和測量解決方案需求的建立和滿足，挑戰(zhàn)就變成構(gòu)建解決方案來證明這種工程轉(zhuǎn)型的合理性。重要的是要考慮實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)各種方法的利弊，以及如何克服常見挑戰(zhàn)。
 

　　這種將工業(yè)自動化與測試和測量技術(shù)相結(jié)合的方法在以下方面表現(xiàn)出色：
 

　　1最大限度地利用現(xiàn)有廠房空間。
 

　　將具有類似功能的機(jī)器集中到一個平臺上。在工業(yè)廠房成本居高不下之際，可以節(jié)省寶貴的建筑空間。
 

　　2簡化傳感器數(shù)據(jù)的工作流程。
 

　　通過信號和分析工具來傳輸數(shù)據(jù)，這些工具與其它系統(tǒng)功能一起集成到綜合自動化平臺中。
 

　　3通過EtherCAT實(shí)現(xiàn)快速靈活的通信。
 

　　利用實(shí)時通信協(xié)議并在同一控制系統(tǒng)上對其進(jìn)行處理，可以消除系統(tǒng)中額外的延遲和時間挑戰(zhàn)。
 

　　大大降低系統(tǒng)的復(fù)雜性。
 

　　將DAQ系統(tǒng)布置在更接近目標(biāo)設(shè)備的位置上，來簡化布線解決方案，并通過EtherCAT來消除額外的網(wǎng)絡(luò)組件，如管理交換機(jī)。
 

　　提高測試臺的模塊化程度。
 

　　在工業(yè)自動化中使用模塊化方法，通過全方位的控制來實(shí)現(xiàn)模塊化測試臺的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
 

　　簡化測試系統(tǒng)的調(diào)整。
 

　　消除了在獨(dú)立生產(chǎn)和測試系統(tǒng)中進(jìn)行變更的困難。分區(qū)系統(tǒng)可能會使執(zhí)行系統(tǒng)變更或服務(wù)變得困難，特別是在單個工程組“擁有”系統(tǒng)的情況下。完全集成的方法消除了不必要的延遲，可以確?？焖偻瓿烧埱?。
 

　　只測試高質(zhì)量的產(chǎn)品。
 

　　通過集成測試和測量技術(shù)，及早發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品完整性的喪失。因此，生產(chǎn)線可以在執(zhí)行進(jìn)一步加工之前，排除不符合標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。這不僅可以減少無用的加工時間，還可以通過深入了解制造缺陷和效率低下可能發(fā)生的地方，來減少廢料和其它成本。
 

　　然而，這種整合方法也存在一些缺點(diǎn)，包括：
 

　　對編程標(biāo)準(zhǔn)存在分歧。
 

　　在孤立的測試中，控制和軟件工程師經(jīng)常使用不同的工程原則。為彌合這一差距，可能需要在多個工程組之間統(tǒng)一編程語言。一般來說，開放接口應(yīng)能促進(jìn)實(shí)現(xiàn)每個組期望的代碼風(fēng)格。
 

　　無法整合工具。
 

　　這種方法可能會導(dǎo)致每個小組添加更多工具來滿足所有系統(tǒng)需求。為了克服這一點(diǎn)，請嘗試創(chuàng)建一個模塊化且可測試的內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)框架，并實(shí)現(xiàn)硬件接口的標(biāo)準(zhǔn)化以簡化集成。
 

　　多部門協(xié)同。
 

　　為了獲得技術(shù)優(yōu)勢，您需要進(jìn)行戰(zhàn)略設(shè)計(jì)，以滿足機(jī)器和生產(chǎn)線一般制造和測試功能的所有要求。制定一個推廣計(jì)劃以與團(tuán)隊(duì)人員進(jìn)行有效的溝通。試著從小型、一次性應(yīng)用開始，然后再擴(kuò)展。
 

　　通常，在仔細(xì)權(quán)衡利弊后，用戶會發(fā)現(xiàn)在生產(chǎn)中集成測試測量和自動化技術(shù)，利用兩個團(tuán)隊(duì)的優(yōu)勢并在整個生產(chǎn)過程中分布測試自動化的能力更具優(yōu)勢。
 

　　▲集成測量端子模塊，如倍福的ELM系列，通過LEMO連接接口提供分布式DAQ的信號處理能力。
 

　　通過集成自動化測試
 

　　對自動化機(jī)器的要求不斷提高。除了工作更快、收集更多數(shù)據(jù)、靈活適應(yīng)新產(chǎn)品或新工藝外，工業(yè)設(shè)備還必須以更少的浪費(fèi)提供更高質(zhì)量的產(chǎn)品?，F(xiàn)在，最新的自動化技術(shù)已經(jīng)開始進(jìn)入測試和測量領(lǐng)域。
 

　　工業(yè)自動化和DAQ技術(shù)的集成方法，使制造企業(yè)能夠進(jìn)一步改進(jìn)過程并保持競爭力。無論是構(gòu)建完整的生產(chǎn)線還是獨(dú)立的系統(tǒng)，利用集成核心測量和數(shù)據(jù)功能的工業(yè)解決方案，都可以幫助企業(yè)順利通過艱巨的測試。