【儀表網(wǎng) 行業(yè)科普】在一個早期項目中，曾出現(xiàn)極具科幻色彩的人機對決場景。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施、運維、維護及數(shù)據(jù)采集(DAQ)功能。實施后新系統(tǒng)運行得非常出色。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。結果顯而易見，新系統(tǒng)以壓倒性優(yōu)勢勝出。
這個應用本質(zhì)上體現(xiàn)了自動化技術的核心價值：在提升設備性能的同時，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技術與強大、模塊化和標準化的工業(yè)自動化解決方案相結合的故事。
自動化的浪潮總是在變化。近年來，隨著制造企業(yè)不斷應對各種有影響力的全球事件，對更強大、更靈活的技術提出了更高的要求。這一切都建立在長久的技術趨勢之上。例如，機器正變得越來越復雜，以適應工業(yè)4.0的發(fā)展趨勢。總體生產(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；
●通過先進的狀態(tài)監(jiān)測，深入了解機器運行；
●在線測試應用，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：哪些工具和技術可使工程師能夠實現(xiàn)將“黑匣子”DAQ和強大的工業(yè)自動化解決方案集成的目標？
使用相同的語言并協(xié)作編寫代碼
應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等先進工業(yè)以太網(wǎng)技術的幫助下，如今的工程師可以應對很多艱巨的挑戰(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。這些進步幾乎滿足了任何工程團隊的所有技術需求，可以建立一個共同的平臺并協(xié)調(diào)工作——從獨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準在不斷擴展，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)就變成構建解決方案來證明這種工程轉型的合理性。重要的是要考慮實現(xiàn)這一目標各種方法的利弊，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相結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實現(xiàn)快速靈活的通信。
利用實時通信協(xié)議并在同一控制系統(tǒng)上對其進行處理，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)的復雜性。
將DAQ系統(tǒng)布置在更接近目標設備的位置上，來簡化布線解決方案，并通過EtherCAT來消除額外的網(wǎng)絡組件，如管理交換機。
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現(xiàn)模塊化測試臺的系統(tǒng)設計。
簡化測試系統(tǒng)的調(diào)整。
消除了在獨立生產(chǎn)和測試系統(tǒng)中進行變更的困難。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，可以確保快速完成請求。
只測試高質(zhì)量的產(chǎn)品。
通過集成測試和測量技術，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)行進一步加工之前，排除不符合標準的產(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，包括：
對編程標準存在分歧。
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，開放接口應能促進實現(xiàn)每個組期望的代碼風格。
無法整合工具。
這種方法可能會導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，請嘗試創(chuàng)建一個模塊化且可測試的內(nèi)部標準框架，并實現(xiàn)硬件接口的標準化以簡化集成。
多部門協(xié)同。
為了獲得技術優(yōu)勢，您需要進行戰(zhàn)略設計，以滿足機器和生產(chǎn)線一般制造和測試功能的所有要求。制定一個推廣計劃以與團隊人員進行有效的溝通。試著從小型、一次性應用開始，然后再擴展。
通常，在仔細權衡利弊后，用戶會發(fā)現(xiàn)在生產(chǎn)中集成測試測量和自動化技術，利用兩個團隊的優(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)、靈活適應新產(chǎn)品或新工藝外，工業(yè)設備還必須以更少的浪費提供更高質(zhì)量的產(chǎn)品。現(xiàn)在，最新的自動化技術已經(jīng)開始進入測試和測量領域。
工業(yè)自動化和DAQ技術的集成方法，使制造企業(yè)能夠進一步改進過程并保持競爭力。無論是構建完整的生產(chǎn)線還是獨立的系統(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。
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