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Concevoir avec le contrôle de mouvement à l'esprit

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Quels OEM et ingénieurs d'études doivent savoir des moteurs, des commandes, et des contrôleurs.

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Si les concepteurs améliorent une machine mouvement-centrale ou établissent un neuf, il est essentiel ils commencent par le contrôle de mouvement à l'esprit. Alors ils peuvent élaborer la conception autour de la meilleure manière d'obtenir automation efficace et décisive.

des machines basées sur mouvement devraient être conçues et construites autour de leurs fonctions de noyau. Pour une machine impression qui se fonde sur un ensemble spécifique d'applications de enroulement, par exemple, les concepteurs se concentreraient sur les pièces critiques et développeraient le reste de la machine à l'appui des fonctions de noyau.

Ceci ressemble à de l'ingénierie de conception 101, mais avec des pressions et des équipes de temps-à-marché traditionnellement siloed dans mécanique, des départements électriques, et de logiciel, il est facile pour la conception de retourner à un processus en grande partie linéaire. Concevoir avec le contrôle de mouvement à l'esprit, cependant, exige une approche de mécatronique qui inclut développer les concepts initiaux, déterminant la topologie de système et l'approche de machine, et choisir l'interface et l'architecture logiciel de connexion.

Voici quelques aspects essentiels des moteurs, des commandes, des contrôleurs, et du logiciel que les ingénieurs devraient considérer depuis le début de chaque projet de conception de machine réduire des inefficacités, des erreurs, et le coût tout en permettant aux OEM pour résoudre des problèmes de client dans moins de temps.

【le】 de processus de conception

Comment et où les pièces se déplacent est typiquement où les ingénieurs consacrent la majeure partie de leur effort de construction, particulièrement en développant les machines innovatrices. Bien que les constructions innovatrices soient de loin les plus longues, elles offrent souvent le plus grand ROI, particulièrement si les équipes se servent du plus en retard dans l'ingénierie virtuelle et les conceptions modulaires.

La première étape quand développer une machine à partir de zéro est de demander : Quelles sont les fonctions critiques de cette machine ? Elle pourrait être de faire une machine qui est entretien, ou fortement précise facile-à-propre et bas. Identifiez la technologie qui fournira la fonction, la représentation, ou le niveau exigée d'entretien.

Plus le problème qui doit être résolu est complexe, plus il sera de déterminer les fonctions les plus essentielles difficile. Consider fonctionnant avec un fournisseur mouvement-central d'automation qui peut aider à définir les détails critiques et à déterminer la bonne approche.

Demandez alors : Quelles sont les fonctions standard de la machine ? Restant avec l'exemple plus tôt de machine impression, la tension et les contrôles de capteur utilisés pour dérouler le matériel étant imprimé sur sont assez standard. En fait, environ 80% d'une nouvelle des tâches machine sont allumés les tâches des machines de passé de variations.

Utilisant le matériel modulaire et le code la programmation pour manipuler les conditions de construction pour des fonctions standard réduit de manière significative la quantité de ressources de conception requises pour accomplir le projet. Elle emploie également des fonctions temps-prouvées, de ce fait la fiabilité croissante et vous laisser foyer sur des parties plus complexes de la conception.

Travail avec un associé de contrôle de mouvement qui peut fournir des fonctions standard avec des moyens modulaires de matériel et de logiciel vous pouvez vous concentrer sur les caractéristiques à valeur ajoutée qui distinguent votre produit de la concurrence.

Dans un projet de conception typique, les ingénieurs mécaniciens établissent ses éléments mécaniques de la machine la structure et ; les ingénieurs électriques ajoutent l'électronique, y compris des commandes, des fils, et des contrôles ; et alors les Software Engineers écrivent le code. Chaque fois qu'il y a une erreur ou un problème, l'équipe responsable du projet doit le faire marche arrière et corriger. Tellement le temps et l'énergie dans le processus de conception est dépensé refaisant la conception basée sur des changements ou des erreurs. Heureusement, concevant la mécanique avec le logiciel de DAO et la planification et la conception siloed est presque des choses du passé.

Aujourd'hui, l'ingénierie virtuelle laisse des équipes concevoir comment les machines fonctionneront utilisant plusieurs chemins parallèles, de ce fait nettement raccourcissant le cycle se développant et le temps-à-marché. En créant un jumeau numérique (une représentation virtuelle de la machine), chaque département peut travailler à ses propres moyens et développer des pièces et des contrôles en même temps que le reste de l'équipe.

Un jumeau numérique laisse des ingénieurs rapidement examiner de diverses conceptions pour une machine aussi bien que vos technologies de machine. Par exemple, peut-être un processus exige le matériel soit introduit dans une alimentation de machine jusqu'à la quantité désirée est rassemblé et alors le matériel est coupé ; cela signifie que vous devez figurer une manière d'arrêter l'alimentation toutes les fois que le matériel doit être coupé. Il y a plusieurs manières de manipuler ce défi, et tous peuvent affecter comment la machine globale fonctionne. L'essai de différents des remèdes ou composants de replacer pour voir comment il affecte des opérations est simple avec un jumeau numérique et mène (et moins) à un prototypage plus efficace.

L'ingénierie virtuelle laisse des équipes de créateurs tout voir comment la machine entière et ses concepts de recouvrement fonctionnent ensemble pour atteindre un but ou des buts particuliers.

【Choisissant le】 de topologie

Les conceptions complexes avec plusieurs fonctions, plus d'un axe de mouvement et mouvement multidimensionnel, et sortie et sortie plus rapides font la topologie de système juste comme compliquée. Choisissant entre centralisé, l'automation basée sur contrôleur ou l'automation décentralisée et basée sur commande dépend de la machine étant conçue. Ce que la machine fait, ses fonctions globales et locales, affecte si vous optez pour la topologie centralisée ou décentralisée. L'espace de Cabinet, taille de machine, conditions ambiantes, et même temps d'installation également affecter cette décision.

Automation centralisée. La meilleure manière d'obtenir le contrôle de mouvement coordonné pour les machines complexes est avec l'automation basée sur contrôleur. des commandes de Mouvement-contrôle sont habituellement expédiées aux servo-inverseurs spécifiques par l'intermédiaire d'un autobus en temps réel normalisé tel qu'EtherCAT, et les inverseurs conduisent tous les moteurs.

Avec l'automation basée sur contrôleur, plusieurs font signe des haches peuvent être coordonnés pour effectuer une tâche complexe. C'est topologie idéale si le mouvement est au coeur de la machine et toutes les pièces doivent être synchronisées. Par exemple, s'il est critique que chaque axe de mouvement soit dans un endroit spécifique à obtenir de placer correctement un bras de robot, vous choisirez vraisemblablement l'automation basée sur contrôleur.

Automation décentralisée. Avec des machines et des modules plus compacts de machine, le contrôle de mouvement décentralisé a réduit ou élimine la charge sur des commandes numériques. Au lieu de cela, de plus petites commandes d'inverseur assument des responsabilités de contrôle décentralisé, un système d'entrée-sortie évalue des signaux de commande, et un autobus de communication tel qu'EtherCAT forme un réseau bout à bout.

L'automation décentralisée est idéale quand une partie de la machine peut prendre la responsabilité d'accomplir une tâche et ne fait pas doit constamment rapport de nouveau au contrôle central. Au lieu de cela, chaque partie de la machine exécute rapidement et indépendamment, seulement faisant rapport une fois que sa tâche est complète. Puisque chaque dispositif manipule sa propre charge dans une telle disposition, la machine globale peut tirer profit de plus de puissance de traitement distribué.

Contrôle centralisé et décentralisé. Bien que l'automation centralisée fournisse la coordination et décentralisé fournit une puissance plus efficace de traitement distribué, une combinaison de chacun des deux est parfois le meilleur choix. La conclusion définitive dépend des conditions overarching comprenant des buts liés à : Coût/valeur, sortie, efficacité, fiabilité au fil du temps, caractéristiques de sécurité.

Plus le projet est complexe, plus il est d'avoir un associé d'automatique de mouvement important qui peut donner des conseils sur les différents aspects. Quand le constructeur de machine apporte la vision et l'associé d'automation apporte les outils, c'est quand vous obtenez la meilleure solution.

Le 【usinent le】 de mise en réseau

L'établissement de l'interconnectivité propre et à l'épreuve des avenirs est également une étape principale en concevant avec le contrôle de mouvement à l'esprit. Le protocole de transmission est juste comme essentiel en tant qu'où des moteurs et les commandes sont localisés parce que n'est pas il simplement au sujet de ce qui le faire-service informatique de composants est également comment vous le relier toute.

Une bonne conception réduit le nombre de fils et de la distance qu'ils doivent disparaître. Par exemple, un ensemble de 10 à 15 fils allant à un terminal à distance a pu être remplacé par un câble Ethernet utilisant un protocole de transmission industriel tel qu'EtherCAT. L'Ethernet n'est pas le seul choix, mais n'importe quel vous employez, assurez que vous avez les outils ou les autobus droits de communication, ainsi vous pouvez employer des protocoles communs. La sélection d'un bon autobus de communication et avoir un plan pour la façon dont tout sera présenté facilite les futures expansions qui beaucoup.

Foyer sur établir une bonne conception à l'intérieur de l'armoire dès le début. Par exemple, ne mettez pas les alimentations d'énergie près des composants électroniques qui pourraient être affectés par interférence magnétique. Le composant avec de hauts courants ou fréquences peut produire du bruit électrique en fils. Ainsi, gardez les composants à haute tension à partir des composants de basse tension pour la meilleure opération. En plus, découvrez si votre réseau est sécurité évaluée. Sinon, vous aurez besoin vraisemblablement des connexions superflues câblées de sécurité ainsi si une part échoue, il détecte son propre échec et réagit.

Comme Internet industriel des choses (IIoT) prend la prise, envisagent d'ajouter des fonctions évoluées vous ou vos clients peuvent tout à fait ne pas être prêts à employer. Établir les capacités dans la machine signifie qu'il sera plus facile d'améliorer cette machine plus tard.

】 De logiciel de 【

Selon des évaluations d'industrie, il ne sera pas longtemps avant que les OEM doivent passer 50-60% de leur temps d'élaboration de machine concentré sur des conditions de logiciel. L'évolution d'un foyer sur la mécanique à un foyer sur l'interface met de plus petits constructeurs de machine à une disparité de concurrence, mais peut également niveler le terrain de jeu pour des sociétés voulant adopter le logiciel modulaire et les protocoles normalisés et ouverts.

Comment le logiciel est organisé peut augmenter ou limiter quelle machine peut faire maintenant et dans l'avenir. Comme le matériel modulaire, le logiciel modulaire améliore la vitesse et l'efficacité du bâtiment de machine.

Par exemple, dites que vous concevez une machine et voulez ajouter une étape supplémentaire entre deux phases. Si vous employez le logiciel modulaire, vous pouvez simplement ajouter un composant sans reprogrammer ou recoder. Et, si vous avez six sections toutes qui font la même chose, vous pouvez écrire le code une fois et l'employer à travers chacune des six sections.

Est non seulement concevoir plus efficace avec le logiciel modulaire, il laisse également des ingénieurs livrer les clients de flexibilité implorent. Par exemple, dites que le client veut une machine qui court différents produits classés, et la plus grande taille rend nécessaire un changement de la façon dont des fonctions d'une section. Avec le logiciel modulaire, les concepteurs peuvent simplement changer la section sans affecter le reste des fonctions de la machine. Ce changement a pu être automatisé pour laisser l'OEM, ou même le client, rapidement commutateur entre les fonctions de machine. Il n'y a rien à reprogrammer parce que le module est déjà dans la machine.

Les constructeurs de machine peuvent offrir une machine basse standard avec les options pour répondre aux exigences uniques de chaque client. Développant un dossier de mécanique, les modules électriques, et de logiciel le facilite pour assembler rapidement les machines configurables.

Pour obtenir la plupart d'efficacité du logiciel modulaire, cependant, il est essentiel de suivre des standards de l'industrie, particulièrement si vous employez plus d'un fournisseur. Si le fournisseur d'entraînement et de capteur ne sont pas les standards de l'industrie suivants, alors ces composants ne peuvent pas parler entre eux et toutes les efficacités de modularité sont perdues en figurant comment relier les pièces.

En plus, si votre client prévoit sur relier le train de données de données à un réseau de nuage, il est essentiel n'importe quel logiciel est créé utilisant des protocoles industriellement compatibles, ainsi la machine peut fonctionner avec les autres machines et interface avec des services de nuage.

OPC uA et MQTT sont les architectures logiciel standard les plus communes. OPC uA permet la communication de temps quasi-réel entre les machines, les contrôleurs, le nuage, et d'autres dispositifs informatiques, et est probablement le plus proche d'une infrastructure de communication holistique que vous pouvez obtenir. MQTT est un protocole plus léger d'IIoT-transmission de messages qui permet à deux applications de parler entre eux. Il est employé souvent dans un simple produit-laissant, par exemple, un capteur ou une information de traction d'entraînement d'un produit et l'envoie au nuage.

】 de connectivité de nuage de 【

Les machines reliées ensemble et en circuit fermé sont toujours la majorité, mais les usines entièrement reliées au réseau au nuage se développent dans la popularité. Cette tendance a pu élever le niveau de l'entretien prévisionnel et de la production motivée par les données et est le prochain changement important dans le logiciel d'usine ; elle commence par la connectivité à distance.

les usines Nuage-reliées au réseau analysent des données de différents processus, de différentes lignes de production, et de plus pour créer des représentations plus complètes de processus de fabrication. Ceci les laisse comparer l'efficacité globale d'équipement (OEE) de diverses installations productives. Les OEM tranchants travaillent avec les associés de confiance d'automation pour offrir les machines nuage-prêtes avec les capacités modulaires de l'industrie 4,0 qui peuvent envoyer les utilisateurs de données ont besoin.

Pour des constructeurs de machine, utilisant l'automation de contrôle de mouvement et prendre un holistique, l'approche de total-processus pour rendre les usines ou les sociétés des clients plus efficaces sera sûre de gagner plus d'affaires.