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从N到1--从电子行业制造体系需求看控制系统的发展趋势

从N到1--从电子行业制造体系需求看控制系统的发展趋势

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  • 来源:
  • 发布时间:2021-09-20 13:54
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【概要描述】电子行业,是民用领域产业规模仅次于汽车的第二大行业。每年全球的产值超过5万亿美金,中国在这个行业中的制造领域处于核心位置,每年超过80%的手机和90%的计算机在中国生产,超大规模带来了自动化技术的快速提升。

从N到1--从电子行业制造体系需求看控制系统的发展趋势

【概要描述】电子行业,是民用领域产业规模仅次于汽车的第二大行业。每年全球的产值超过5万亿美金,中国在这个行业中的制造领域处于核心位置,每年超过80%的手机和90%的计算机在中国生产,超大规模带来了自动化技术的快速提升。

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从N到1--从电子行业制造体系需求看控制系统的发展趋势

 

电子行业,是民用领域产业规模仅次于汽车的第二大行业。每年全球的产值超过5万亿美金,中国在这个行业中的制造领域处于核心位置,每年超过80%的手机和90%的计算机在中国生产,超大规模带来了自动化技术的快速提升。类似下图的自动化工作站现在已经不鲜见。一个体积非常有限的工作站,集成了逻辑与运动控制、机器人应用、机器视觉、数据存储与上传等多种功能。

 

图示描述已自动生成

然而,从控制方案的角度来看,目前的自动化工作站就像不同角色的人,使用不同的语言和思维方式,在一个房间里协作完成一个复杂任务。同理可知,开发、维护不同功能的控制器,并使它们高效率协同工作的成本和难度都比较大。

 

因此,控制器方案的革新将是自动化工作站升级的重要一步。比如控制器功能的融合:

  1. 视觉引导与逻辑、运动控制基于同一个控制机和统一的程序流程,且零延迟的交互数据;
  2. 生产数据的实时统计、上传、分析;
  3. 标准工业机器人与运动、逻辑控制程序开发与执行的统一

ProU团队于2019年底推出的winPLC,即是基于这个需求而推出的控制器产品:

图形用户界面描述已自动生成

  1. 基于先进的实时系统,使winPLC的运动与逻辑控制功能达到了传统嵌入式PLC的稳定性。同时,intel CPU运算核心强大的运算能力(几倍或十几倍于嵌入式PLC的CPU主频)使winPLC可以实现多轴、精确的运动控制,以及更精确的速度规划和运动同步性能;

 

  1. 从winPLC X系列开始,我们在硬件设计上加强了高速信号处理能力,使用独立的FPGA芯片控制外部IO,实现多通道的200KHz脉冲输入和输出、脉冲捕捉和手摇编码器支持功能,解决特殊应用下EtherCAT总线周期带来的延迟问题;

 

 

  1. 即将在2021年Q3推出的T系列winPLC,将高速信号处理能力上升到一个新的高度。除了继续保留16×200KHz晶体管高速输出和16×200Khz晶体管高速输入以外,将增加8通道的6MHz差分信号脉冲输出接口和8通道的4MHz的差分信号脉冲输入接口。是这将使T系列winPLC成为行业内高端运动控制器的功能/性能的新标杆。

 

  1. 同时,winPLC依然天然具备PC的开放性。多达4~6核的intel CPU为工业现场提供了传统嵌入式PLC的无法望其朔背的计算能力。在人机交互、数据统计与分析、产品示教等方面为客户提供了理想的运行平台。

 

  1. 基于winPLC,一般工业软件(如MES系统),运动&逻辑控制,视觉,高速信号处理之间可以实现较传统方案更高效率的交互。如下图,应用winPLC与传统运动控制卡的TP行业点胶机完成一段相同点胶路径和UVW平台完成2次对位的Cycle time对比,Cycle time的总时间和抖动对比充分体现了不同方案在几个功能模块(运动,逻辑控制、机器视觉)交互上的效率和稳定性对比。

图形用户界面描述已自动生成

 

以下是第二部分

而作为用户可以进行二次开发的控制器编程平台。亦有越来越明显的相互融合、提高效率、易于使用的需求:

  1. 包括IEC-611031标准的PLC语言和高级语言协同开发:C#,C++,ST,LD(提醒图),ST,SFC,LabVIEW,Python…
  2. 高级程序编写的机器控制程序在实时系统,而不是在Windows上执行,以获得最稳定和快速的执行效果。
  3. 不同程序模块的高性能调用
  4. 生产现场机器程序的低门槛、高效率修改

 

winPLC的软件平台ProCon是目前行业领先的的软件开发与执行框架,是亚洲地区屈指可数的具有自主知识产权,并获得批量化应用的PC based自动化软件开发与执行平台。

  1. 行业首次,能够较好的支持多种编程语言,特别是日系梯形图的编程方式。虽然日系梯形图是走向IEC61131标准的过度阶段,但是对于日系PLC目前还是行业主流的工程师群体来说,学习成本相对较低,更易于使用。
  2. 同时支持基于Microsoft Visual Studio的API函数开发方式,编程方式和习惯对于目前的主流运动控制卡来说完全相同。
  3. 用户的PLC程序模块和高级语程序块可以互相调用或单独使用,开发柔性大大增强
  4. ProCon支持用户使用高级语言开发的机器程序运行在实时系统上,完全摆脱Windows的影响,实现稳定的机器控制。

如下图,相同的用户程序循环执行数字量输出并获取数字量输入信息的时间分析,比较直观的说明基于实时系统的用户程序可以提高机器运行的稳定性和可靠性。

 

电脑萤幕的截图描述已自动生成

 

 

以下是第三部分:

如果把通用工作站作为自动化技术向前延伸的第二阶段(治具+手工视为第一阶段),第三阶段关注的重点则是生产线体的传输控制和产能匹配;测试工作站与工艺工作站之间的高效率反馈和响应;整线数据的密集采集和良率优化….

是的,控制系统的焦点将从工作站扩展到由多个工作站组成的生产线体。

在winPLC T系列中,我们加入了EtherCAT 从站功能选项,为工作站与工作站之间搭建了稳定、高效的“信息高速公路”:工作站与工作站之间可以实现1ms±30µs的高性能数据同步,同时基于软件平台ProCon内置的数据库功能,为用户实现生产线精确管理、数据分析和优化奠定了坚实的基础。

图形用户界面描述已自动生成

 

在可以预见的未来,一个车间就是一台复杂的大机器。winPLC为这类巨型设备准备了较为理想的基础设施!

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