伺服電機控制系統在工業4.0發揮重要作用|PLC面臨淘汰
智能伺服電機控制驅動系統在優化機器配置和性能方面以及幫助實現工業4.0發揮著重要作用。由于制造成本上漲帶來的壓力，機器制造商們更愿意應用工業4.0，使用更先進的機器，從而減少人員開支、縮短開發時間。
工業4.0 相關的關鍵字是連接性，即在生產過程中所有參與者之間的連接。即使是還沒有應用工業4.0的工廠也是如此。
連接性很重要的一點是，組件或系統至少要能與工業4.0的要求相兼容，當然使用新的組件很容易實現，但是將所有現有的伺服電機控制系統都進行替換并保證兼容性并不現實。因此各種設備的開發必須要能夠提供與工業4.0 系統的基本連接，而不會影響自動化邏輯。連接性另一個重要的特點是可以與內部和外部網絡進行連接和通訊，在整個伺服控制系統中，要能夠快捷和準確地為運行決策制定提供必要信息，因此對于關鍵數據的實時性和數據總量的要求會越來越大。
基于這種需求，電機驅動器及減速機傳動部分的發展使制造商可以通過內置的技術來配置各種功能，這些技術減小甚至完全消除了對于外部PLC 的需求，這是對上一代只能提供有限功能的傳動所進行的改變。
一、提供高效的控制手段
現代的伺服驅動系統已經足夠的智能化來實現位置位移和速度控制。實現這些功能就像用手機查看電子郵件一樣簡單，并且可以越過PLC直接與整個控制系統和生產信息系統相連。工業4.0 帶來的另一個期望是，驅動系統可以獲取機器功能和性能方面的數據，并向外界呈現這些數據。
例如在一個檢票進出口閘機中，電機驅動系統可以直接將閘機的速度、位置、是否有異常等信息傳輸給檢票系統，還可以將有人試圖闖關等信息直接傳遞給警報系統等。
MOTEC出品可直接與檢票系統進行數據交互的閘機驅動產品
先進的伺服電機控制驅動系統制造商可以通過內置的技術來配置各種功能，這些技術消除了對于外部可編程邏輯控制器（PLC）的需求。例如，目前最新的伺服驅動器包括國際電工技術委員會（IEC）61131-3 可編程控制器操作系統。
伺服驅動器直接與信息系統相連，也增加了系統的實時響應能力，中間不需要PLC在控制指令和狀態反饋之間進行橋接，這也是工業4.0 的一個主要方面。去掉了PLC直接進入到驅動器，可以消除時間間隔，而且優化了周期時間和產品的一致性。
現在驅動系統內有了各種先進的工具可供使用，目的是使沒有經驗的機器制造商編程人員可以訪問和使用這些功能，因此選擇正確的工具是很重要的。建議使用經過試驗和測試過的PLC功能塊，它們可以用在IEC 61131-3 標準下的PLC，甚至可以與梯形邏輯編程合并起來。
例如某駕駛模擬系統，應用了MOTEC集成PLC的伺服驅動，模擬軟件可直接通過總線與驅動通信，相較于傳統的PLC，實時性更佳，控制也更穩定，而且節省了成本（圖1）。并且使用梯形圖編程，使習慣于使用傳統PLC的工程師更容易上手（圖2）。
圖1
圖2
人機界面HMI是工業4.0的另一個關鍵組件。過去，在操作員和機器之間創建接口需要中央PLC和總線系統的介入。總線系統用于將機器關鍵的設定信息和變量發送到驅動上去，并且將診斷信息和機器狀態信息重新導入到PLC中，然后顯示到HMI上。
雖然現代的總線系統也可以完成這個功能，不過它需要大量的編程工作，并且當驅動系統中包含所有所需信息時，它可能是不必要的。為解決這個問題， 許多驅動系統都包含創建HMI所需的所有工具。某些情況下，可能都不需要中央PLC，集成控制功能的驅動器就可以直接進行本地化的信息讀取。因為驅動可以使用全范圍的輸入和輸出，以往它們一般會連接到PLC上，通過集成的總線工具和類似于MODBUS協議等通信標準。
必須控制的關鍵因素是設置和調試機器所需的時間。?智能驅動器現在提供了許多工具，可以通過優化軸運動和過程同步來減少啟動時間。
這些快速啟動工具的設計讓傳動在機器調試的前期，甚至在機器控制軟件還沒有安裝到系統中的時候就可以動起來。這樣只使用基本的IT 工具（如移動電話或平板電腦）就可以快速簡單地測試機器的機械性能。
智能的伺服電機驅動系統可以參與主動維護策略，因為它們在供貨時可以與一套完整的、可以進行關鍵預測性維護功能的關鍵工具整合在一起，將額外的編程工作量降到最低。
這個軟件可以實時持續地監控機器性能狀態以及工藝狀況，包括通過分析溫度變化進行的波形分析，以及檢查是否有反沖、摩擦增加或者過載等。如果出現故障情況，會生成一個代碼并發送到HMI上。如果發現關鍵問題需要機器停止運行的，則可以在伺服驅動器內做出決定， 從而最大限度地降低生產損失和機器損壞的風險。
隨著人力成本、原材料價格上漲的因素，加之工業4.0對于設備的高效性、系統的柔性、可連接性等的要求，設備制造商需要使用越來越多的高性能、多種PLC來進行設備的開發和制造，這不可避免地造成了設備成本的增加。而內置控制系統的傳動產品的出現，將會大大降低傳統制造商對于控制器的需求，同時減小編程的工作量。
工業4.0為智能傳動提供了增強的處理能力以及改進的功能性，這為制造企業優化編程、生產以及維護帶來了更多機會。在許多情況下對PLC需求都降低了甚至不再需要了，因此可以在更短的時間內創建更先進的機器。
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