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#Produkttrends
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Entwerfen mit Bewegungs-Steuerung im Verstand
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Welche Soems und Konstrukteure in Motoren, Antrieben und Prüfern auskennen müssen.
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Ob Designer eine Bewegung-zentrale Maschine verbessern oder ein Neues aufbauen, ist es sie anfängt mit Bewegungssteuerung im Verstand wesentlich. Dann können sie den Entwurf um die beste Weise entwickeln, effektive und leistungsfähige Automatisierung zu erhalten.
Bewegung-ansässige Maschinen sollten um ihre Kernfunktionen entworfen sein und errichtet werden. Für eine Druck- Maschine, die auf einem spezifischen Satz wickelnden Anwendungen zum Beispiel beruht würden Designer sich auf die kritischen Teile konzentrieren und entwickeln den Rest der Maschine zur Unterstützung der Kernfunktionen.
Dieses klingt wie Entwurfs-Technik 101, aber mit dem Zeit-zumarktdruck und -teams, die traditionsgemäß in mechanisches, elektrische und Software-Abteilungen siloed sind, ist es einfach für Entwurf, zu einem in großem Maße linearen Prozess umzuschalten. Das Entwerfen mit Bewegungssteuerung im Verstand erfordert jedoch eine Mechatronicsannäherung, die das Entwickeln der Anfangskonzepte umfasst und die Systemtopologie und die Maschinenannäherung bestimmt, und das Vorwählen der Verbindungsschnittstellen- und -software-Architektur.
Sind hier einige wesentliche Aspekte von Motoren, von Antrieben, von Prüfern und von Software, dass Ingenieure vom Anfang jeder Maschinenprojektplanung betrachten sollten, Unwirtschaftlichkeiten, Fehler, und Kosten beim Machen es zu verringern möglich, damit Soems Kundenprobleme in weniger Zeit lösen.
【das Designprozess】
Wie und wo die Teile sich bewegen, gewöhnlich ist, wo Ingenieure die meisten ihrer Technikbemühung aufwenden, besonders wenn innovative Maschinen entwickelt werden. Obgleich innovative Gestalten bei weitem das zeitraubendste sind, bieten sie häufig das größte ROI an, besonders wenn Teams das späteste in der virtuellen Technik und in den Modularbauweisen ausnutzen.
Der erste Schritt, wenn, eine Maschine zu entwickeln von Grund auf neu zu bitten ist: Was sind die kritischen Funktionen dieser Maschine? Sie könnte, eine Maschine herzustellen sein, die einfach-zu-saubere, niedrige Wartung ist, oder in hohem Grade genau. Identifizieren Sie die Technologie, die die erforderliche Funktion, die Leistung oder das Bestanderhaltungsniveau liefert.
Das komplexer das Problem, das muss gelöst werden, ist es, die wesentlichsten Funktionen zu bestimmen das schwieriger. Consider arbeitend mit einem Bewegung-zentralen Automatisierungslieferanten, der helfen kann, die kritischen Details zu definieren und die rechte Annäherung zu bestimmen.
Bitten Sie dann: Was sind die Standardfunktionen der Maschine? Bleibend mit dem früheren Druck- Maschinenbeispiel, sind die Spannung und die Sensor-Kontrollen, die verwendet werden, um das Material abzuwickeln gedruckt wird auf, ziemlich Standard. Tatsächlich sind ungefähr 80% von den Aufgaben einer neuen Maschine der Vergangenheits-Maschinen der Veränderungen die Aufgaben eingeschaltet.
Unter Verwendung der modularen Hardware und des Codes verringert programmiert, um die Technikanforderungen für Standardfunktionen zu behandeln erheblich die Menge von den Entwurfsbetriebsmitteln, die benötigt werden, um das Projekt abzuschließen. Es verwendet auch zeit-erwiesene Funktionen, so zunehmende Zuverlässigkeit und das Lassen Sie Fokus auf komplexeren Teilen des Entwurfs.
Arbeiten mit einem Bewegungssteuerpartner, der Standardfunktionen mit modularen Hardware- und Software-Durchschnitten liefern kann, können dich Sie auf die Mehrwerteigenschaften konzentrieren, die Ihr Produkt vom Wettbewerb unterscheiden.
In einer typischen Projektplanung errichten Diplom-Ingenieure der die Struktur und die seine mechanischen Komponenten Maschine; Elektroingenieure fügen die Elektronik, einschließlich Antriebe, Drähte und Kontrollen hinzu; und dann schreiben Software Engineers den Code. Jedes Mal wenn es einen Fehler oder ein Problem gibt, muss das Projektteam es denselben Weg zurückverfolgen und korrigieren. Soviel wird die Zeit und Energie im Designprozess den Entwurf nochmals machend aufgewendet, der auf Änderungen oder Fehlern basiert. Glücklicherweise entwerfend sind Mechaniker mit CAD-Software und siloed Planung und Entwurf fast Sachen der Vergangenheit.
Heute lässt virtuelle Technik Teams entwerfen, wie Maschinen unter Verwendung einiger paralleler Wege funktionieren und so drastisch den sich entwickelnden Zyklus und den Zeit-zumarkt verkürzen. Indem sie einen digitalen Zwilling (eine virtuelle Darstellung der Maschine) herstellt, kann jede Abteilung an seinen Selbst arbeiten und Teile und Kontrollen übereinstimmend mit den Rest des Teams entwickeln.
Ein digitaler Zwilling lässt Ingenieure schnell verschiedene Entwürfe auf eine Maschine sowie Ihre Maschinentechniken prüfen. Zum Beispiel, möglicherweise erfordert ein Prozess Material wird eingezogen in eine Maschinenzufuhr bis die gewünschte Menge wird gesammelt und dann wird das Material geschnitten; das bedeutet, dass Sie eine Weise herausfinden müssen, die Zufuhr anzuhalten, wann immer das Material geschnitten werden muss. Es gibt einige Weisen, diese Herausforderung zu behandeln, und alle möglicherweise beeinflussen, wie die Gesamtmaschine funktioniert. Zu versuchen verschiedene Abhilfen oder Verlagernkomponenten, um zu sehen, wie es Operationen beeinflußt, ist mit einem digitalen Zwilling einfach und führt zu leistungsfähigere (und weniger) Erstausführung.
Virtuelle Technik lässt Designteams ganz sehen, wie die gesamte Maschine und seine Überschneidungskonzepte zusammenarbeiten, um ein bestimmtes Ziel oder Ziele zu erreichen.
【, welches vorwählt das Topologie】
Komplexe Entwürfe mit einigen Funktionen, mehr als eine Achse der Bewegung und der mehrdimensionalen Bewegung und schnellerer Ertrag und Durchsatz machen Systemtopologie gerade, wie erschwert. Wählend zwischen zentralisiert, hängt Prüfer-ansässige Automatisierung oder dezentralisierte, drive-basedautomatisierung von der Maschine ab, die entworfen ist. Was die Maschine, seine Gesamt- und lokalen Funktionen tut, beeinflußt, ob Sie zentralisierte oder dezentralisierte Topologie wählen. Kabinettraum, Maschinengröße, Umgebungsbedingungen und sogar Installationszeit auch diese Entscheidung beeinflussen.
Zentralisierte Automatisierung. Die beste Weise, koordinierte Bewegungssteuerung für komplexe Maschinen zu erhalten ist mit Prüfer-ansässiger Automatisierung. Bewegung-Steuerungsbefehle werden normalerweise zu den spezifischen Servo-invertern über einen standardisierten Realzeitbus wie EtherCAT nachgeschickt, und Inverter fahren alle Motoren.
Mit Prüfer-ansässiger Automatisierung winken mehrere Äxte können koordiniert werden, um eine komplexe Aufgabe durchzuführen zu. Es ist ideale Topologie, wenn Bewegung im Herzen der Maschine ist und alle Teile synchronisiert werden müssen. Zum Beispiel wenn es kritisch für jede Bewegungsachse ist, in einem spezifischen Platz zu sein, zu erhalten, einen Roboterarm richtig in Position zu bringen, wählen Sie wahrscheinlich Prüfer-ansässige Automatisierung.
Dezentralisierte Automatisierung. Mit kompakteren Maschinen und Maschinenmodulen verringerte dezentralisierte Bewegungssteuerung oder beseitigt die Last auf Maschinenkontrollen. Stattdessen übernehmen kleinere Inverter-Antriebe dezentralisiertes Steuerverantwortung, wertet ein Input-/Outputsystem Steuersignale aus, und ein Kommunikationsbus wie EtherCAT bildet ein aufeinander folgendes Netz.
Dezentralisierte Automatisierung ist ideal, wenn ein Teil der Maschine Verantwortung für den Abschluss einer Aufgabe nehmen kann und nicht muss ständig Bericht zurück zu zentraler Steuerung tut. Stattdessen führt jeder Teil der Maschine schnell und unabhängig durch und nur erstattet Bericht, sobald seine Aufgabe komplett ist. Weil jedes Gerät seine eigene Last in solch einer Anordnung behandelt, kann die Gesamtmaschine mehr Macht der verteilten Verarbeitung nutzen.
Zentralisierte und dezentralisierte Steuerung. Obgleich zentralisierte Automatisierung Koordination liefert und dezentralisiert leistungsfähigere Macht der verteilten Verarbeitung zur Verfügung stellt, ist eine Kombination von beiden manchmal die beste Wahl. Die endgültige Entscheidung hängt von überbiegenden Anforderungen einschließlich die Ziele ab, die auf bezogen werden: Kosten/Wert, Durchsatz, Leistungsfähigkeit, Zuverlässigkeit im Laufe der Zeit, Sicherheitsvorschriften.
Das komplexer das Projekt, ist es, einen Bewegungssteuerungstechnikpartner zu haben das wichtiger, der kann Rat auf den verschiedenen Aspekten geben. Wenn der Maschinenerbauer die Vision holt und der Automatisierungspartner die Werkzeuge holt, ist der, wenn Sie die beste Lösung erhalten.
【Bearbeiten Vernetzung】 maschinell
Saubere, zukunftssiche Verbindbarkeit herzustellen ist auch ein Schlüsselschritt beim Entwerfen mit Bewegungssteuerung im Verstand. Das Übertragungsprotokoll ist gerade so wesentlich als, wo Motoren und Antriebe lokalisiert werden, weil es nicht gerade über ist, welches die Komponenten tun-es auch ist, wie Sie es allen anschließen.
Ein guter Entwurf verringert die Zahl von Drähten und von Abstand, die sie gehen müssen. Zum Beispiel konnte ein Satz von 10 bis 15 Drähten, die zu einer Gegenstelle gehen, durch ein Ethernet-Kabel unter Verwendung eines industriellen Übertragungsprotokolls wie EtherCAT ersetzt werden. Ethernet ist nicht die einzige Wahl, aber, welches Sie verwenden, stellen Sie sicher, dass Sie die rechten Kommunikationswerkzeuge oder -busse haben, also Sie allgemeine Protokolle verwenden können. Die Ernte eines guten Kommunikationsbusses und das Haben eines Planes für, wie alles ausgebreitet wird, macht zukünftige Expansionen die viel einfacher.
Fokus auf einen guten Entwurf innerhalb des Kabinetts von Anfang an aufbauen. Zum Beispiel setzen Sie Stromversorgung nicht nahe elektronischen Bauelementen, die möglicherweise durch magnetische Störung beeinflußt würden. Komponente mit hohen Strom oder Frequenzen kann elektrische Geräusche in den Drähten erzeugen. So halten Sie Hochspannungskomponenten weg von Schwachstromkomponenten für die beste Operation. Zusätzlich finden Sie heraus, wenn Ihr Netz die veranschlagte Sicherheit ist. Wenn nicht, benötigen Sie wahrscheinlich fest verdrahtete überflüssige Sicherheitsverbindungen so, wenn ein Teil ausfällt, es ermitteln seinen eigenen Ausfall und reagieren.
Als das industrielle Internet von Sachen (IIoT) greift, erwägen, erweiterte Funktionen zu addieren Sie, oder Ihre Kunden nicht durchaus sind möglicherweise gebrauchsfertig. Die Fähigkeiten in die Maschine aufzubauen bedeutet, dass es einfacher ist, diese Maschine später zu verbessern.
【Software】
Entsprechend Industrieschätzungen ist es nicht, lange zuvor Soems 50-60% ihrer Maschinenentwicklungszeit verbringen müssen, die auf Software-Anforderungen gerichtet wird. Die Entwicklung von einem Fokus auf Mechanikern zu einem Fokus auf Schnittstelle setzt kleinere Maschinenerbauer an einem Wettbewerbsnachteil, aber kann das Spielfeld für die Firmen auch planieren, die gewillt sind, modulare Software und die standardisierten, offenen Protokolle anzunehmen.
Wie Software organisiert wird, können erweitern oder begrenzen, eine welche Maschine in die Zukunft jetzt und tun kann. Wie modulare Hardware verbessert modulare Software die Geschwindigkeit und die Leistungsfähigkeit des Maschinengebäudes.
Zum Beispiel sagen Sie, dass Sie eine Maschine entwerfen und möchten einen zusätzlichen Schritt zwischen zwei Phasen hinzufügen. Wenn Sie modulare Software benutzen, können Sie eine Komponente einfach hinzufügen, ohne zu umprogrammieren oder zu rekodieren. Und, wenn Sie sechs Abschnitte alle haben, welche die gleiche Sache tun, können Sie Code einmal schreiben und ihn über allen sechs Abschnitten verwenden.
Ist nicht nur das Entwerfen mit modularer Software, es lässt auch Ingenieure die Flexibilitätskunden liefern sich sehnen leistungsfähiger. Zum Beispiel sagen Sie, dass der Kunde eine Maschine wünscht, die verschiedene sortierte Produkte laufen lässt, und die größte Größe erfordert eine Änderung in wie die Funktionen mit einen Abschnitten. Mit modularer Software können Designer den Abschnitt einfach heraus ändern, ohne den Rest der Funktionen der Maschine zu beeinflussen. Diese Änderung konnte automatisiert werden, um das Soem oder sogar den Kunden, schnell Schalter zu lassen zwischen Maschinenfunktionen. Es gibt nichts zu umprogrammieren, weil das Modul bereits in der Maschine ist.
Maschinenerbauer können eine niedrige Standardmaschine mit Zusatzeinrichtungen anbieten, um die einzigartigen Bedingungen jedes Kunden zu erfüllen. Ein Portfolio von mechanischem entwickelnd, macht elektrische und Software-Module es einfacher, konfigurierbare Maschinen schnell zusammenzubauen.
Um die meiste Leistungsfähigkeit von der modularen Software zu erhalten jedoch ist es wesentlich Industriestandards zu folgen, besonders wenn Sie mehr als einen Lieferanten verwenden. Wenn der Antriebs- und Sensor-Lieferant nicht folgende Industriestandards sind, dann können jene Komponenten nicht miteinander sprechen und die ganze Modularitäts-Leistungsfähigkeit ist verloren, wenn man herausfindet, wie man die Teile anschließt.
Zusätzlich wenn Ihr Kunde auf der Verbindung des Datenstroms an ein Wolkennetz plant, ist es jede mögliche Software wird geschaffen unter Verwendung der industriekompatiblen Protokolle wesentlich, also kann die Maschine mit anderen Maschinen und Schnittstelle mit Wolkendienstleistungen arbeiten.
OPC MA und MQTT sind die allgemeinste Standard-Software Architektur. OPC MA ermöglicht nahe Realzeitkommunikation zwischen Maschinen, Prüfern, der Wolke und anderen IT-Geräten und ist vermutlich zu einer holistischen Kommunikationsinfrastruktur das nähste, die Sie erhalten können. MQTT ist ein leichteres IIoT-Mitteilungsprotokoll, das zwei Anwendungen ermöglicht, miteinander zu sprechen. Es ist in einem einzelnen häufig benutzt, zum Beispiel, in einem Sensor oder in Antriebszuginformationen von einem Produkt Produkt-lassend und schickt es zur Wolke.
【Wolken-Zusammenhang】
Verbundene, Regelmaschinen sind noch die Mehrheit, aber die Fabriken, die zur Wolke völlig vernetzt sind, wachsen in der Popularität. Diese Tendenz konnte das Niveau der vorbestimmten Wartung und der datengetriebenen Produktion heben und ist die folgende große Veränderung in der Fabrik-Software; sie beginnt mit Fernzusammenhang.
Wolke-vernetzte Anlagen analysieren Daten von den verschiedenen Prozessen, von den verschiedenen Fertigungsstraßen und von mehr, um komplettere Darstellungen des Produktionsverfahrens zu schaffen. Dieses lässt sie die Gesamtausrüstungswirksamkeit (OEE) von verschiedenen Produktionsanlagen vergleichen. Innovative Soems arbeiten mit verlässlichen Automatisierungspartnern, um Wolke-bereite Maschinen mit modularen Fähigkeiten der Industrie 4,0 anzubieten, die die Datenendbenutzer aussenden können brauchen.
Für Maschinenerbauer unter Verwendung der Bewegungssteuerautomatisierung und des Nehmens ein holistisches, ist Gesamt-prozessannäherung, um die Anlagen oder die Firmen der Kunden leistungsfähiger zu machen sicher, mehr Geschäft zu gewinnen.