前 言

工業(yè)自動(dòng)化可以通過(guò)控制工業(yè)生產(chǎn)中的各種參數(shù)實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制，充分利用能源與各種信息來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)工作。在全自動(dòng)化生產(chǎn)階段，生產(chǎn)過(guò)程中的全部工序都可以由機(jī)器連續(xù)、重復(fù)地完成，變成一個(gè)真正意義上的智能工廠。中國(guó) “十四五”規(guī)劃將加速智能制造產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)程，且隨著我國(guó)的制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，工業(yè)機(jī)器人發(fā)展迅速。目前，中國(guó)工業(yè)機(jī)器人密度排全球第15名，工業(yè)機(jī)器人裝機(jī)量逐步接近20萬(wàn)臺(tái)，預(yù)計(jì)汽車(chē)行業(yè)、非汽車(chē)行業(yè)工業(yè)機(jī)器人密度將持續(xù)增高。

案例介紹

R?chling集團(tuán)是生產(chǎn)塑料材料定制產(chǎn)品的先驅(qū)，著手研究一種創(chuàng)新的解決方案，以實(shí)現(xiàn)機(jī)器與商業(yè)管理系統(tǒng)的互操作性并使之能夠有效應(yīng)用于現(xiàn)有的車(chē)隊(duì)和新機(jī)器。其中的典型案例是新開(kāi)發(fā)的摩托車(chē)油箱。這款新油箱的兩個(gè)外殼由一臺(tái)帶有雙注射系統(tǒng)的注塑機(jī)制成，并通過(guò)其他機(jī)器人對(duì)這些外殼進(jìn)行組裝。

為了達(dá)到所需的效果，需要將參與生產(chǎn)油箱的機(jī)器與智能工廠系統(tǒng)連接起來(lái)，并提供一個(gè)雙向的通信機(jī)制。一旦ERP收到產(chǎn)品的訂單，它就會(huì)與智能工廠系統(tǒng)進(jìn)行通信，而智能工廠系統(tǒng)則根據(jù)從這些機(jī)器上收到的信息管理機(jī)器并安排制造產(chǎn)品。1

挑戰(zhàn)1：自動(dòng)適應(yīng)不同的PLC協(xié)議

向智能工廠系統(tǒng)提供各種過(guò)程信息的機(jī)器和設(shè)備通常來(lái)自外部廠商或自制，這意味著為了獲取數(shù)據(jù)，必須通過(guò)基于PLC的專有通信協(xié)議進(jìn)行通信來(lái)適應(yīng)不同廠商的設(shè)計(jì)方案。要做到這一點(diǎn)，則需要直接在PLC上編寫(xiě)通信庫(kù)來(lái)讀取監(jiān)測(cè)到的過(guò)程變量，并使其能夠在OPC UA之類(lèi)的服務(wù)器上使用。這個(gè)過(guò)程看似簡(jiǎn)單，實(shí)際上需要不斷修改PLC程序，因?yàn)槠渲性S多程序是過(guò)時(shí)的，且與控制器的軟件更新相關(guān)的停機(jī)時(shí)間十分關(guān)鍵。此外，實(shí)際可用的必備庫(kù)及其許可費(fèi)也是必須考慮的內(nèi)容。2

挑戰(zhàn)2：與云的雙向交流

利用智能工廠系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)能夠有效結(jié)合機(jī)器的狀態(tài)來(lái)協(xié)調(diào)生產(chǎn)，并為機(jī)器提供必要的信息使得生產(chǎn)可以持續(xù)進(jìn)行。此外，智能工廠系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)可以保存下來(lái)并進(jìn)行分析，從而不斷優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程。因此，有必要通過(guò)MQTT將從PLC獲得的機(jī)器數(shù)據(jù)交互給智能工廠服務(wù)器。

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挑戰(zhàn)3：嚴(yán)格的連接要求

從PLC讀取數(shù)據(jù)到MES接收過(guò)程信息的整個(gè)周期必須保持在一個(gè)特定的時(shí)間閾值之內(nèi)，此外，為了減少數(shù)據(jù)傳輸時(shí)因連接問(wèn)題而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟包問(wèn)題，還需要一個(gè)本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)作為通信緩沖區(qū)。 4

挑戰(zhàn)4：安全遠(yuǎn)程協(xié)助

從PLC讀取數(shù)據(jù)到MES接收過(guò)程信息的整個(gè)周期必須保持在一個(gè)特定的時(shí)間閾值之內(nèi)，此外，為了減少數(shù)據(jù)傳輸時(shí)因連接問(wèn)題而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟包問(wèn)題，還需要一個(gè)本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)作為通信緩沖區(qū)。

虹科ASEM UNIQO解決方案

虹科ASEM UNIQO的RM20系統(tǒng)可以提供一個(gè)完整的IIoT解決方案，來(lái)使機(jī)器與智能工廠系統(tǒng)連接起來(lái)。RM20作為IIoT網(wǎng)關(guān)，結(jié)合了UBIQUITY平臺(tái)的遠(yuǎn)程協(xié)助功能和UNIQO的編程潛力，使其成為實(shí)現(xiàn)IIoT網(wǎng)關(guān)解決方案的理想系統(tǒng)。

利用UNIQO軟件的集成性，可以創(chuàng)建一個(gè)智能和完全動(dòng)態(tài)的應(yīng)用程序，用于執(zhí)行所有需要的操作。應(yīng)用程序通過(guò)提供給系統(tǒng)的配置文件獲得與PLC通信的基本設(shè)置（IP地址和端口，使用的PLC類(lèi)型）。一旦啟動(dòng)應(yīng)用程序，就可以與已定義的PLC建立通信，并在運(yùn)行時(shí)獲取PLC程序中定義的變量列表。事實(shí)上，這些變量在設(shè)計(jì)時(shí)是未知的，因此需要在每一個(gè)機(jī)器執(zhí)行周期內(nèi)，即生產(chǎn)或加工一個(gè)工件的過(guò)程中，根據(jù)表征這些變量的名稱和結(jié)構(gòu)類(lèi)型來(lái)獲取有用的變量。

在這一點(diǎn)上，應(yīng)用程序根據(jù)配置的協(xié)議從機(jī)器的PLC導(dǎo)入數(shù)據(jù)，并通過(guò)OPC UA服務(wù)器使其成為適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，從而為診斷和監(jiān)測(cè)提供一個(gè)通用和有效的接口。此外，虹科ASEM UNIQO通過(guò)將一個(gè)開(kāi)源的C#庫(kù)集成到應(yīng)用程序中形成一個(gè)新的發(fā)布機(jī)制，可以通過(guò)MQTT協(xié)議將預(yù)處理的數(shù)據(jù)發(fā)送到智能工廠系統(tǒng)中。

虹科ASEM UNIQO集成現(xiàn)有代碼的可能性允許用戶完全定制和優(yōu)化應(yīng)用程序，從而滿足用戶的特定需求，其中包括必要的本地?cái)?shù)據(jù)緩沖，以便在網(wǎng)絡(luò)連接不可用的情況下避免丟失信息（存儲(chǔ)功能）。一旦連接被重新建立，數(shù)據(jù)就會(huì)被發(fā)送到服務(wù)器（轉(zhuǎn)發(fā)功能），而服務(wù)器又會(huì)與連接的機(jī)器進(jìn)行通信。對(duì)于這種特殊情況，我們決定使用NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)作為虹科ASEM UNIQO在SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)上提供的存儲(chǔ)功能的替代品，并允許現(xiàn)有邏輯的完全重用。

經(jīng)過(guò)測(cè)試，UBIQUITY集成到RM20產(chǎn)品中的功能令人滿意，它也可以連接到網(wǎng)關(guān)并通過(guò)VPN通道遠(yuǎn)程連接到機(jī)器子網(wǎng)的自動(dòng)化設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)進(jìn)行監(jiān)控、診斷和提供幫助并滿足IEC 62443-3-3定義的遠(yuǎn)程控制和安全要求。UBIQUITY還能確保機(jī)器的安全，允許自動(dòng)化子網(wǎng)和IT網(wǎng)絡(luò)之間的分離。

產(chǎn)品介紹

虹科ASEM UNIQO

-HMI、IIOT 和工業(yè) 4.0 應(yīng)用程序的革命性軟件-

基于UNIQO，具有完全模塊化和靈活的架構(gòu)，大大縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間

符合人體工程學(xué)和直觀的HBI，完全支持 OPC UA 標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范

ARM和x86架構(gòu)兼容，并與Windows和Linux操作系統(tǒng)兼容

使用 UNIQO，OPC UA 可用于從該領(lǐng)域獲取數(shù)據(jù)、機(jī)器和機(jī)器之間交換信息（M2M）、與MES/ERP管理系統(tǒng)對(duì)接以及與云基礎(chǔ)設(shè)施的對(duì)接。

通過(guò)使用 C# 語(yǔ)言編程，完全自定義 HMI 應(yīng)用程序的功能，從而創(chuàng)建完全適應(yīng)每個(gè)應(yīng)用程序特定情境的獨(dú)特解決方案。

責(zé)任編輯：haq