【儀表網(wǎng) 行業(yè)科普】在一個(gè)早期項(xiàng)目中，曾出現(xiàn)極具科幻色彩的人機(jī)對(duì)決場(chǎng)景。一家企業(yè)在升級(jí)制造與測(cè)試系統(tǒng)時(shí)，決定將兩者整合到一個(gè)端到端的軟硬件平臺(tái)上。其目的是簡(jiǎn)化測(cè)試測(cè)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(duì)于客戶來(lái)說(shuō)，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(méi)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(cè)試線一決高下，以確定誰(shuí)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(cè)試。結(jié)果顯而易見(jiàn)，新系統(tǒng)以壓倒性優(yōu)勢(shì)勝出。
 

　　這個(gè)應(yīng)用本質(zhì)上體現(xiàn)了自動(dòng)化技術(shù)的核心價(jià)值：在提升設(shè)備性能的同時(shí)，解放操作人員從事具有更高附加值的工作。更具體地說(shuō)，這是一個(gè)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(dòng)化解決方案相結(jié)合的故事。
 

　　自動(dòng)化的浪潮總是在變化。近年來(lái)，隨著制造企業(yè)不斷應(yīng)對(duì)各種有影響力的全球事件，對(duì)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(zhǎng)久的技術(shù)趨勢(shì)之上。例如，機(jī)器正變得越來(lái)越復(fù)雜，以適應(yīng)工業(yè)4.0的發(fā)展趨勢(shì)?？傮w生產(chǎn)需求也促使企業(yè)從根本上重新考慮自動(dòng)化制造的方法。在這種趨勢(shì)下，硬件和軟件功能已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)對(duì)新的挑戰(zhàn)，例如：
 

　　●帶時(shí)間戳的、更大的測(cè)量數(shù)據(jù)集；
 

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

　　●在線測(cè)試應(yīng)用，以幫助優(yōu)化自動(dòng)化解決方案。
 

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

　　整合的理由越來(lái)越充分。然而，這就引出了一個(gè)問(wèn)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(dòng)化解決方案集成的目標(biāo)？
 

　　使用相同的語(yǔ)言并協(xié)作編寫代碼
 

　　應(yīng)用開(kāi)放和靈活的工業(yè)協(xié)議有助于重新定義在線測(cè)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(duì)很多艱巨的挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)需要多個(gè)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(cè)量接口，加上從本地到外部的同步設(shè)備，解決了測(cè)試和生產(chǎn)自動(dòng)化分離時(shí)所面臨的廣泛?jiǎn)栴}。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(gè)共同的平臺(tái)并協(xié)調(diào)工作——從獨(dú)立的測(cè)試臺(tái)到完全集成和自動(dòng)化的測(cè)試。
 

　　測(cè)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(tái)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(kāi)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(guò)Grandmaster時(shí)鐘甚至通過(guò)GPS)。
 

　　打破自動(dòng)化和DAQ孤島
 

　　隨著對(duì)集成測(cè)試和測(cè)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(lái)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(jiàn)挑戰(zhàn)。
 

　　這種將工業(yè)自動(dòng)化與測(cè)試和測(cè)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(gè)平臺(tái)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(jiǎn)化傳感器數(shù)據(jù)的工作流程。
 

　　通過(guò)信號(hào)和分析工具來(lái)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(dòng)化平臺(tái)中。
 

　　3通過(guò)EtherCAT實(shí)現(xiàn)快速靈活的通信。
 

　　利用實(shí)時(shí)通信協(xié)議并在同一控制系統(tǒng)上對(duì)其進(jìn)行處理，可以消除系統(tǒng)中額外的延遲和時(shí)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(lái)簡(jiǎn)化布線解決方案，并通過(guò)EtherCAT來(lái)消除額外的網(wǎng)絡(luò)組件，如管理交換機(jī)。
 

　　提高測(cè)試臺(tái)的模塊化程度。
 

　　在工業(yè)自動(dòng)化中使用模塊化方法，通過(guò)全方位的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)模塊化測(cè)試臺(tái)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
 

　　簡(jiǎn)化測(cè)試系統(tǒng)的調(diào)整。
 

　　消除了在獨(dú)立生產(chǎn)和測(cè)試系統(tǒng)中進(jìn)行變更的困難。分區(qū)系統(tǒng)可能會(huì)使執(zhí)行系統(tǒng)變更或服務(wù)變得困難，特別是在單個(gè)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?qǐng)求。
 

　　只測(cè)試高質(zhì)量的產(chǎn)品。
 

　　通過(guò)集成測(cè)試和測(cè)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(wú)用的加工時(shí)間，還可以通過(guò)深入了解制造缺陷和效率低下可能發(fā)生的地方，來(lái)減少?gòu)U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(duì)編程標(biāo)準(zhǔn)存在分歧。
 

　　在孤立的測(cè)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(gè)工程組之間統(tǒng)一編程語(yǔ)言。一般來(lái)說(shuō)，開(kāi)放接口應(yīng)能促進(jìn)實(shí)現(xiàn)每個(gè)組期望的代碼風(fēng)格。
 

　　無(wú)法整合工具。
 

　　這種方法可能會(huì)導(dǎo)致每個(gè)小組添加更多工具來(lái)滿足所有系統(tǒng)需求。為了克服這一點(diǎn)，請(qǐng)嘗試創(chuàng)建一個(gè)模塊化且可測(cè)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(jiǎn)化集成。
 

　　多部門協(xié)同。
 

　　為了獲得技術(shù)優(yōu)勢(shì)，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(cè)試功能的所有要求。制定一個(gè)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(kāi)始，然后再擴(kuò)展。
 

　　通常，在仔細(xì)權(quán)衡利弊后，用戶會(huì)發(fā)現(xiàn)在生產(chǎn)中集成測(cè)試測(cè)量和自動(dòng)化技術(shù)，利用兩個(gè)團(tuán)隊(duì)的優(yōu)勢(shì)并在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中分布測(cè)試自動(dòng)化的能力更具優(yōu)勢(shì)。
 

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

　　通過(guò)集成自動(dòng)化測(cè)試
 

　　對(duì)自動(dòng)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(dòng)化技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入測(cè)試和測(cè)量領(lǐng)域。
 

　　工業(yè)自動(dòng)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(guò)程并保持競(jìng)爭(zhēng)力。無(wú)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(cè)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(guò)艱巨的測(cè)試。