自动化工作室

“自动化工作室”–不仅仅是一款编程工具贝加莱工业自动化有限公司WernerPaulin先生“AutomationStudio的开发是以支持机械制造商将一个概念变为现实的目标为导向的，覆盖了机器生命周期中的各个阶段。”集成自动化如今已成为自动化技术领域中的一个时髦的词语，它通常是指能够在一个独立的项目中启动若干软件工具，因此在行业中被广泛提及。然而，对于贝加莱（B&R）来说，它却意味着完美集成自动化方案的众多特征之一。贝加莱AutomationStudio是如何为一台机器在其整个生命周期中提供支持，并如何为该款开发工具全面融入所有项目流程奠定基础的呢？AutomationStudio的突出特点•开放式架构•柔性化项目组织•独立于硬件的软件设计•对任意版本管理系统开放•MATLAB/Simulink自动生成代码提高效率•团队协作理念•基于网络的系统诊断过去，控制器是由专门的程序设计装置进行编程的，这些单独的电子器件将PC和程序应用结合在了一起，从那时起，自动化行业中就已经发生了很大的变化。在传统的计算机上使用软件包来对控制器进行简单设计已经不能满足现今的机器设备的自动化要求。今天，可视化应用、驱动技术和安全系统已经成为现代自动化方案中必不可少的组成部分。但是，仅仅将所有这些组件简单集成在一款工具中并不能为机械设备制造商提供最好的支持。为了进一步完善集成自动化概念，我们还必须对机械设备制造领域中出现的下列这些行业趋势加以考虑：缩短产品上市时间以技术为导向的消费市场趋向于拥有越来越快的产品创新周期。针对日益紧迫的技术创新，机械设备制造商们必须在更短的时间里完成新机型的开发和运行。由各自的自动化合作伙伴提供的开发工具必须能够跟上这一行业趋势。除了集成各种工具之外，我们还必须理解该开发工具能够完美匹配自动化产品系列的重要性。唯有这样，才能充分利用这些产品（典型控制器、AutomationPC或可视化）性能，避免浪费大量时间。批量大小1–针对机器系列一段时间以来，我们始终在观察机器越来越小批量生产这一趋势。在这方面，与产品多样性和个性化有关的消费市场变化已经对机械制造产生了直接影响。这一“大量客制化”概念要求设备具有高度柔性化特征，在机器制造过程中应首先针对终端用户使用自定义选项数据包，然后继续在终端用户处进行现场功能扩展以得到更多选项。因此，开发工具必须能够有效应对所有这些机型变化。当然，面向ERP系统的开放式接口也是必不可少的。机器作为价值创造链纽带仅仅一台机器–无论它多么灵活–都无法独立生产出一款完整的产品。一般来说，它只是整个价值创造链中的一个环节。该价值链要么是由机器分别生产的半成品部件所构成，要么是通过机器互联的一体化设备生产线所实现。在这种情况下，将机器互联以此提高总产量就显得极其有意义。在过去，这是由电信号（数字量或模拟量）实现的，但是今天，现场总线系统为机器高效互联开辟了一条崭新的路径，优化数据流的同时简化了布线。为了向设备制造商提供尽可能最好的支持，一款先进的开发工具必须能够集成标准化现场总线系统，并且提供多个功能库来使用私有通信协议。融入机械制造商生产流程当运行机械或设备时，即使开发工具扮演着极其重要的角色，它在机械制造商生产流程中也并非核心元素。要求机器制造商调整他们的生产流程以适应各自自动化供应商的开发工具，既不合理也不现实。因此，开发工具必须拥有一个开放的架构，包含纯文本格式的个人文档、通用访问程序、自动化项目的数据及组态选项。功能列表提升总价值当开发工具之间进行相互比较的时候，我们关注的焦点通常集中在个别功能上。与其将讨论的重点放在一些毫无意义的功能上，还不如从经济学角度对开发工具的“总附加值”进行进一步挖掘。这需要我们考虑到贯穿整个使用过程中的附加值，这样就为我们开创了一个崭新的视野：过去的讨论仅限于可视化编程方面，而通过现在的方式可以对一台机器的整个生命周期进行全面考量。因此，AutomationStudio的开发是以支持机械制造商将一个概念变为现实的目标为导向的，覆盖了机器生命周期中的各个阶段。一台机器的生命周期图1：一台机器的生命周期图1从自动化厂商角度展现了一台机器的一般生命周期。整个生命周期被划分为九个阶段，对应于开发工具的潜在支持。z设计蓝色曲线表示传统开发工具在设计阶段所能提供的最佳支持。经服务器互联的团队协作，选择任意版本管理系统，将机器元件的功能单元分组，通过非硬件组态进行初步开发，所有这些功能都致力于为该阶段提供更为有效的支持（图２）。ProjectBrower图２在AutomationStudio里，通过项目数据库管理，软件模型划分为不同功能块需求，将任务分配给不同的团队成员，每个团队成员采用开放的格式进行书写代码，最终这些代码将以开放的XML、或IEC格式被导入并封装成一个完整的项目，这样就构成了一个完整的团队协作，分布在不同区域的工程师可以协同完成这个项目。上图代表一个项目被划分为启动、趋势图、报警、设置导引等模块，由不同的人来完成。z仿真通常来说，仿真需要用到额外的工具。在该阶段，将这些工具进行无缝连接至关重要。例如，与MATLAB/Simulink相连能够完美地实现复杂模型的正确仿真，随后的自动代码生成可以确保控制器也能按真实过程中的要求一样运行（图3）。图3通过与Matlab/SIMULINK连接，AutomationStudio可以接受来自SIMULINK仿真的控制器模型，并为其自动生成代码，这些代码可以大大提高开发的周期。z制造机器制造阶段通常与一款开发工具无关。然而，开发工具与ECAD系统直接相连并在该过程末期对I/O分布进行设置或修改，也都可以在此阶段产生附加价值。z调试基于网络的诊断功能更易于在电气或机械方面对机器进行初步调试。直到调试阶段的末期才需要软件开发人员，这样可以大大节省时间和成本（图4）。图4通过AutomationStudio，在机器设计过程中,通过示波器功能1mS采样可以实现对驱动器和电机的参数进行实时获取,通过可视化的界面对其位置、速度、电流等进行检测，发现引起机械问题的根源，可以为机械系统的调整提供可靠的参考，它大大降低了机械的调试时间。z现场测试在现场测试阶段，分析工具的精度决定了现场测试的质量。在这里，没有平滑信号曲线，因此所有工具必须完全适合运行系统（图5）。图5AutomationStudio的FFT（快速傅立叶变换）分析功能满足现场生产的质量追溯，FFT用于对离散数据进行频谱分析,例如在梳棉机控制上，当需要检测纱线的条干均匀度时，通过检测反馈的离散值进行区间分析，以追溯引发条干不均质量问题的原因。z生产如同在制造阶段一样，在生产中使用一款开发工具的机会也是十分有限的。但是，开发工具与ERP系统直接相连并激活相应的选项套件，也都可以在此阶段产生附加价值（图６）。z支持&服务当机器在终端用户处运行时，过程分析和系统支持有时是维护服务合同的一部分。为此，您需要使用一款功能强大的开发工具来完成对机器的远程维护（图７）。图６AutomationStudio集成了OPCServer，它提供了与上位管理系统的连接能力，这样，机器将被快速集成到MES、CIMS中，通过统一的接口为管理系统的质量追溯、成本动态优化提供数据基础，并与CRM、SCM、PDM等集成实现集成生产，提升整个生产的运行效率。图７VNCServer则提供了远程设备维护的最经济方案，无需增加成本，只需现场有以太网条件，通过AutomationStudio为控制器下载VNCServer，绿色开放的Client软件即可实现对机器的远程监控和操作。结论一款先进的开发工具必须为机械设备制造商在概念实现过程中提供全面的支持。不仅标准化编程可以保障长期的投资回报，而且开放式架构也能与ERP和CAD系统直接相连，节约资源的同时降低了机器设计阶段的固定成本和机器生产阶段的可变成本–对于所有机器来说这都是一项核心的竞争优势。