基于PC的控制技術：umati接口標準的推動力

在現(xiàn)代化生產(chǎn)系統(tǒng)的設計和運行中，將各種機床整合到控制系統(tǒng)中，會產(chǎn)生比較大的成本支出。通常，造成這種支出的主要原因是各種控制系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)范圍不同，以及在工業(yè)環(huán)境中的信息結構、內(nèi)容和呈現(xiàn)形式方面缺乏通用性的標準。

作為自動化領域的專家，倍福認為，將 umati 作為基本方向?qū)砭薮鬂摿Γ粌H可以解決控制系統(tǒng)連接等現(xiàn)有問題，還可以開發(fā)基于PC控制技術的新應用。倍福最近展示了很多有趣的方法，在最簡單的情況下，機床控制系統(tǒng)和OPC服務器在同一臺工業(yè)PC上運行。這種策略非常有效，因為受控過程和OPC服務器之間的接口僅使用軟件來實現(xiàn)。工業(yè)PC不僅具有集成到IT環(huán)境中所需的接口，而且還能夠硬實時控制最復雜的工作流程(例如，使用TwinCAT自動化軟件)，因此能夠?qū)崿F(xiàn)上述目標。這樣可以直接從TwinCAT CNC提供機床的配套規(guī)范。機床控制和OPC服務器也可以布署在單獨的設備上。無論是經(jīng)過深思熟慮后確定設計，還是翻新改造，在這兩種情況下都證明PC技術由于其良好的開放性而有較大優(yōu)勢。工業(yè)PC甚至可以與老舊的控制器進行通信，例如通過現(xiàn)場總線。獲取到的數(shù)據(jù)可以在本地處理，并通過OPC服務器提供給外部環(huán)境。這意味著現(xiàn)有的機床也可以配備umati接口。倍福已經(jīng)在2019年的EMO展會上展示了這個應用場景，并在德國機床制造商協(xié)會(VDW)的 umati 展示中集成了多個第三方制造商提供的控制器。

工業(yè) PC 也可以用作多臺機床的 umati 總服務器。例如在一個生產(chǎn)單元內(nèi)，與機床的連接可以通過現(xiàn)場總線連接或 umati 實現(xiàn)。從單臺機床的角度來看，工業(yè) PC 可以用作 OPC 客戶端。在實際應用中，上述例子并不總是能彼此清楚地分開。通常情況下，轉(zhuǎn)換點是一直變化的。但工業(yè) PC 永遠不必簡化為純粹的 OPC 服務器功能。平臺的開放性和可擴展性可以實現(xiàn)量身定制的解決方案，帶來高附加值。例如，一個總服務器可以同時作為一個具有 PLC 和 NC 功能的單元控制系統(tǒng)，而作為翻新改造部分安裝的工業(yè) PC 可以提供額外的狀態(tài)監(jiān)測功能，包括連接所需的傳感器并實時分析傳感器，從二進制信號的簡單統(tǒng)計分析到電能測量技術和重要組件的復雜頻率分析均可完成。計算得出的狀態(tài)變量可以直接整合到所提供的 umati 數(shù)據(jù)中。同時，這些信息也可以用作機器學習算法的輸入數(shù)據(jù)。TwinCAT 利用之前未知的因果關系在工業(yè) PC 上實時執(zhí)行這一任務。這樣可以提高效率，并及早檢測和預防潛在的機床故障。現(xiàn)有的機床可以融入 umati，如果所需的PC和I/O防護等級達到 IP 65 或更高，就可以將它們直接安裝在機床上，無須改動控制柜中現(xiàn)有的安裝配置，即可實現(xiàn)簡明、完善的解決方案。umati 的概念雖然還不成熟，但很明顯，鑒于基于 PC 的控制技術可能的應用領域非常廣泛，它將成為實現(xiàn)跨行業(yè)互操作性的關鍵因素。