淺談數(shù)字技術(shù)在電氣自動(dòng)化領(lǐng)域中的運(yùn)用

張鎮(zhèn)坤

摘 要 將數(shù)字技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)電氣自動(dòng)化中，能夠借助數(shù)字技術(shù)的方便快捷且高效等特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，為電氣自動(dòng)化帶來(lái)了新的發(fā)展動(dòng)力，為提升工業(yè)的自動(dòng)化水平并提高產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)效益奠定了技術(shù)。本文結(jié)合工作實(shí)踐，主要結(jié)合自身企業(yè)在數(shù)字技術(shù)方面的應(yīng)用技術(shù)，尤其提出基于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線的工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)線應(yīng)用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人柔性制造單元的通信與控制，提高系統(tǒng)的電氣自動(dòng)化程度，提升控制系統(tǒng)本身的柔性和可擴(kuò)展性，以供參考。

關(guān)鍵詞 數(shù)字技術(shù);機(jī)器人;電氣自動(dòng)化

1數(shù)字技術(shù)在工業(yè)電氣自動(dòng)化中的優(yōu)勢(shì)

數(shù)字技術(shù)主要依靠的是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及智能技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，搭建出效率更高的電氣化系統(tǒng)，且在實(shí)際操作的過(guò)程中通過(guò)面指令的輸入便能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化、智能化的運(yùn)行，能夠借助這一穩(wěn)定的控制平臺(tái)來(lái)提高操作的質(zhì)量。同時(shí)，一旦電氣化系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)問(wèn)題或故障，依靠數(shù)字技術(shù)可以對(duì)故障進(jìn)行自動(dòng)診斷，在線分析來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的高效處理，同時(shí)通過(guò)參數(shù)的輸入能夠促使該系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中，及時(shí)報(bào)告異常參數(shù)，為規(guī)避運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)來(lái)提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性奠定基礎(chǔ)。另外通過(guò)高效的通信系統(tǒng)，可以對(duì)信息進(jìn)行高效采集以及分析，讓決策更加科學(xué)。如廣州數(shù)控設(shè)備有限公司研發(fā)的基于總線模式的工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)，基于模塊化設(shè)計(jì)理念，以伺服總線技術(shù)為切入點(diǎn)，采用嵌入式硬件平臺(tái)，借助pc控制系統(tǒng)，通過(guò)采用一對(duì)多的通信模式，讓電氣化系統(tǒng)的集成性更強(qiáng)，讓現(xiàn)場(chǎng)總線的功能更加強(qiáng)大，讓數(shù)字技術(shù)在電子化系統(tǒng)中的應(yīng)用性以及適應(yīng)性更強(qiáng)[1]。

2數(shù)字技術(shù)在工業(yè)電氣自動(dòng)化中的具體應(yīng)用

目前數(shù)字技術(shù)在工業(yè)電氣自動(dòng)具體應(yīng)用于Windows控制平臺(tái)和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，其中現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在該領(lǐng)域中的運(yùn)用最突出，該技術(shù)可以讓電氣化系統(tǒng)與智能設(shè)備實(shí)現(xiàn)連接，然后借助光纖等網(wǎng)絡(luò)媒介，讓數(shù)據(jù)傳輸更加高效，這種傳輸系統(tǒng)是雙向的，對(duì)于控制平臺(tái)的操作人員來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)這一系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳遞，也可以通過(guò)平臺(tái)接收各類(lèi)反饋信息，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題可以采取有效的措施進(jìn)行應(yīng)對(duì)，這樣可以避免由于故障造成嚴(yán)重的損失，讓系統(tǒng)運(yùn)行的質(zhì)量以及效率得到提升。其能夠?qū)⒃撓到y(tǒng)與相應(yīng)的智能設(shè)備進(jìn)行鏈接，借助光纖等媒介來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效傳輸。下面結(jié)合基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的機(jī)器人控制系統(tǒng)進(jìn)行分析。

2.1 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的特點(diǎn)

現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)能夠高效、快速的采集大量現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)的信息，并且其通信網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)快速實(shí)現(xiàn)信息交換，控制命令執(zhí)行和結(jié)構(gòu)反饋，為高級(jí)過(guò)程控制理論的應(yīng)用提供了巨大的應(yīng)用空間和平臺(tái)。現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)具有開(kāi)放性，用戶可以按照自己的需要和考慮，把來(lái)自不同供應(yīng)商的產(chǎn)品組成大小隨意的系統(tǒng)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線構(gòu)筑自動(dòng)化領(lǐng)域的開(kāi)放互聯(lián)系統(tǒng)。現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)具有互可操作性與互用性，互聯(lián)設(shè)備間、系統(tǒng)間的能實(shí)現(xiàn)信息的傳遞與溝通，不同的生產(chǎn)廠家的性能類(lèi)似的設(shè)備可實(shí)現(xiàn)相互替換。場(chǎng)總線系統(tǒng)具有智能化與功能自治性，將傳感測(cè)量、補(bǔ)償計(jì)算、工程量處理與控制功能分散到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中完成，僅靠現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備即可完成自動(dòng)控制的基本功能，并可隨時(shí)診斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性，現(xiàn)場(chǎng)總線已構(gòu)成一種新的全分散型控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，從根本上改變了現(xiàn)有DCS集中與分散相結(jié)合的集散控制系統(tǒng)體系，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了可靠性[2]。

2.2 具體應(yīng)用

本控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)用于自動(dòng)化生產(chǎn)線針對(duì)甲方軸類(lèi)產(chǎn)品上下料作業(yè)所設(shè)計(jì)，由1臺(tái)臥式銑床（甲方提供）、1臺(tái)上下料機(jī)器人（RB08）、2個(gè)上料倉(cāng)、1套抓手，構(gòu)成了實(shí)用、可靠的自動(dòng)化生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線將替代原先由人工上下料的方式，自動(dòng)化生產(chǎn)，降低人力成本和工作強(qiáng)度，避免了原先因操作人員個(gè)人誤操作而產(chǎn)生安全事故，提高了自動(dòng)化生產(chǎn)、機(jī)械化作業(yè)的水平，且有效地提升了企業(yè)形象。均采用工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行自動(dòng)上下料，完成

1料倉(cāng)取料→2換位緩沖→3變換抓取位置→4機(jī)床換料→5換位緩沖→6變換抓取位置→7放回上料位置→抓取下一個(gè)工件等工序的自動(dòng)循環(huán)。本方案特點(diǎn)：在生產(chǎn)同一工件時(shí)，可以拓展成為一臺(tái)機(jī)器人服務(wù)兩臺(tái)加工機(jī)床。銑床放入一個(gè)坯料啟動(dòng)加工后，機(jī)械臂至料倉(cāng)取料，事先由操作員依序固定方向?qū)⑴髁蠑[放到料倉(cāng)內(nèi)，機(jī)器人從固定位置自動(dòng)取料，機(jī)器人取料加工完成后，放回上料位，再抓取下一個(gè)，逐排順序抓取，料倉(cāng)一全部加工完成，自動(dòng)跳到料倉(cāng)二抓取工件。此時(shí)，人工可更換料倉(cāng)一工件。

本方案選用RB08機(jī)器人，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)以PCC控制器為核心，以電動(dòng)機(jī)為控制對(duì)象，以各種執(zhí)行元件為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以經(jīng)典控制理論為指導(dǎo)，組成了典型的電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)。基于現(xiàn)場(chǎng)總線的工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)主要依靠PC加運(yùn)動(dòng)控制器進(jìn)行控制，該系統(tǒng)是信息能力處理強(qiáng)、精確控制運(yùn)動(dòng)軌跡和良好通用性的開(kāi)放性運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，不但滿足了現(xiàn)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要，而且還大大地提高了工業(yè)制造的精度和柔度。機(jī)器人抓手采用平移氣爪的抓取方式，雙抓手結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)機(jī)床的快速換料，電磁閥及傳感器控制;工業(yè)機(jī)器人不但要有強(qiáng)大的運(yùn)動(dòng)控制功能，還要有良好的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)操作界面，本系統(tǒng)通過(guò)示教器可以編制多種應(yīng)用程序，滿足產(chǎn)品更新?lián)Q代及增加新產(chǎn)品的要求，操作界面的專(zhuān)用操作系統(tǒng)，通過(guò)編程的簡(jiǎn)化大大地方便了操作流程。該系統(tǒng)具有強(qiáng)大的操作能力，不但能夠充分體現(xiàn)“分時(shí)多任務(wù)”的優(yōu)越性，同時(shí)還能夠保證控制系統(tǒng)良好的維護(hù)性和清晰的結(jié)構(gòu);機(jī)器人控制柜、示教盒上設(shè)有急停按鈕，在系統(tǒng)發(fā)生緊急情況時(shí)可通過(guò)按下急停按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)急停，并同時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào);安全圍欄上應(yīng)設(shè)有安全鎖，當(dāng)安全鎖打開(kāi)時(shí)，自動(dòng)化單元會(huì)立即停止工作;機(jī)器人自帶I/O與外圍設(shè)備進(jìn)行信號(hào)交接。

3結(jié)束語(yǔ)

總之，在工業(yè)領(lǐng)域電氣自動(dòng)化水平不斷提升，對(duì)國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)以及社會(huì)發(fā)展做出巨大的貢獻(xiàn)，如今信息化的程度不斷提升，數(shù)字技術(shù)在信息化方面具備極強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，在工業(yè)生產(chǎn)以及管理中的運(yùn)用，可以讓工業(yè)企業(yè)的運(yùn)行效率得到提升，讓電氣化系統(tǒng)的運(yùn)行更加穩(wěn)定和安全，進(jìn)而促進(jìn)工業(yè)水平的進(jìn)步。并通過(guò)融合自身企業(yè)基于機(jī)器人的自動(dòng)生產(chǎn)線系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過(guò)理論結(jié)合實(shí)踐，通過(guò)運(yùn)行測(cè)試，證明系統(tǒng)可靠性高、部件互換性強(qiáng)，完全滿足自動(dòng)化生產(chǎn)的要求，進(jìn)一步驗(yàn)證數(shù)字技術(shù)在電氣自動(dòng)化領(lǐng)域中的運(yùn)用的優(yōu)勢(shì)與重要性。

參考文獻(xiàn)

[1] 張永華.CC-Link現(xiàn)場(chǎng)總線在基于機(jī)器人的生產(chǎn)線控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2010（15）：10.

[2] 夏大偉.對(duì)數(shù)字技術(shù)在工業(yè)電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用與創(chuàng)新研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016，2：27.