工业4.0的下一步是什么,塑造智能工厂的最新技

作者:Tigervs    发布时间:2019-07-11    浏览量:

今天的终端设备市场需要更短的产品生命周期,更多单独配置的产品以及快速适应快速变化的消费者利益。在制造车间,关键参数包括较低的资源利用率,尤其是更低的功率,更快的制造和更低的生产停工时间。这些要求需要一个更复杂,更智能的工厂,该工厂利用云并使用远程大数据分析功能来优化和调整制造流程,从而提高在整个生命周期内跟踪产品的能力。

工业4.0 智能化工厂

机器和生产单元连接到互联网可实现过程数据的实时查看。机器与产品的连接还提供了产品数据的实时视图。由工业服务机器人操作的自动化机器和生产单元处理原材料和生产部件。在生产过程中进行产品和机器质量检查,以进一步缩短周期时间。减少了人与人之间的互动,并将重点放在生产过程中的高价值任务上。

创新的突破使工业4.0成为现实。德州仪器(TI)等工程公司已经实现了许多标志着显着差异的技术。TI解决子系统设计挑战至关重要,这些挑战将改善智能制造设计,包括效率和灵活性,同时提供制造流程,连接和通信的实时视图。

以下是工业4.0的一些关键技术,可实现更智能,更高效的制造:

兼容的工业通讯

兼容的工业通讯

为了获得整个制造系统的透明视图,所有数据必须通过共享共同格式的工业通信技术提供。您可能已经听过“IT连接到OT”这一短语。这意味着信息技术(IT)世界使用互联网协议(IP)和更高层协议进行安全的Web访问。运营技术(OT)世界使用专用现场总线和工业以太网,它通常只使用以太网标准,但不使用基于软件的网络堆栈组件。字段级别和企业级别之间的这种不兼容性要求将兼容性层定义为Industry 4.0框架的一部分。工业4.0网关具有与更高层的开放式平台通信统一架构(OPC UA)连接以及与更低层的现场总线连接,是兼容性问题的短期解决方案。

将通信扩展到产品级需要低功耗通信。射频识别RFID是获得产品和机器通话的关键技术。传感器部署在产品附近和机器附近,电源通过电缆。IO-Link  通过双向数字通信标准化基本开/关状态通信的扩展。IO-Link网关使用工业以太网或无线LAN直接与OPC UA对话。对于手动操作员检查,Bluetooth®低能量连接将数据发送到移动终端。

高度精确的传感器

高度精确的传感

生产过程的效率在很大程度上取决于工业传感技术。较小数量的机床设置时间变得更加重要。虽然仍然需要在线防撞系统,但可以离线模拟工具,工件和夹具之间的碰撞避免。许多材料和工具需要水冷却,这使得光学传感器难以检测碰撞。需要在多尘和潮湿的环境中工作的扫描仪。

工具在其使用寿命期间会出现故障和生产质量下降。工具的连续力感测可以提供工具断裂的早期指示。工具质量会影响温度传感器和声学传感器的数据。预测性维护是一个流行语,它描述了使用工具中断的早期指标在早期阶段替换工具的概念,而不会影响生产流程或生产质量。

机床的多轴控制使用闭环运动来定位路由器或材料。尺寸和表面的公差具有额外的变化,这些变化来自轴,工具和夹具的机械变化。使用线性编码器和激光距离传感器的精密距离测量用于机器校准,运动控制和质量监控。

制造过程取决于温度和湿度等环境数据。主动冷却和清洁系统会对环境条件产生影响。用于液体和空气的流量传感器为机床的环境系统提供输入。

电机驱动和控制效率

电机驱动和控制效率

电动机是生产系统中需要大部分能量的部件。具有闭环电流,速度和位置控制的变频器可实现动态扭矩曲线,直接影响功耗。隔离和转子位置测量的高精度电流测量通过绝对编码器为每个控制周期提供控制算法。除了高效的电机控制算法外,功率级的效率是功耗的关键因素。氮化镓(GaN)晶体管的更快开关频率降低了生产单元中电机驱动系统的功率。

现代化的生产单元有四个主要的子系统协同工作:定义整个生产过程的计算机数字控制(CNC)系统,驱动电机和执行器生产的运动控制子系统,可编程逻辑控制(PLC)系统传感和控制应用,以及用于物料搬运的服务机器人。

嵌入式处理。提高生产系统的效率和灵活性有很多方面。工业通信,工业传感和工业控制构成了智能工厂的基础。本地智能运行在嵌入式微控制器和微处理器上。提取的产品和过程数据被发送到工业云,通过无线和有线工业通信进行大数据分析。

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