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人机界面促互联网+智能制造中的第四次工业革命

  人机界面促互联网+智能制造中的第四次工业革命
  互联网+制造”是一个巨大无比的概念,它的核心是“ 智能制造 ”。它对我们中国的整个产业影响巨大。因为中国是世界上一个制造大国,“互联网+制造”不仅仅影响中国的经济,也影响整个中国未来的发展。

  互联网+制造带来的三大红利领域中的工业4.0解决方案
  第一类,智能工厂。可分为两小类:1、传统的工厂转型成智能工厂。2、一开始就是智能工厂。
  第二类,技术解决方案公司。为制造业提供智能工厂、顶层设计、转型路径图、软硬件一体化设施的“互联网+制造”解决方案公司,总集成商。实际上中国有400万个传统的制造业企业,在未来10年,甚至20年的时间,它们都会逐渐转型成“互联网+制造”工厂。那么,这里就面临一个巨大的市场。
  第三类, 工业4.0解决方案 为中国的制造业转型成“互联网+制造”的过程当中的九大技术供应商,包括工业物联网、云计算、工业大数据、工业机器人、3D打印、知识工作自动化、工业网络安全、虚拟现实和人工智能。这九大支柱中会产生无数的商机和上市公司。
  互联网+制造的两大目标:智能制造&智能工厂
  国务院把互联网+协同制造的核心目标定义为智能制造,这个词表述非常准确。由智能制造再延伸到具体的工厂而言,就是智能工厂。

  智能制造是一个巨系统,所有的机器、产品、零部件、人员、原材料、所有的研发工具、测试验证平台、虚拟产品和工厂,所有的产品管理、生产管理、运营管理流程,所有的研发、生产、管理、销售员工,各级供应商以及成千上万的客户,都将是这一个系统的重要组成部分。一个基于云端、管道、端到端的信息复杂的体系正在形成,在这里面,车间的机器就像智能手机一样,整个操作会形成一个巨大无比的巨系统。
  在智能工厂,德国人希望实现两个概念目标。第一个是机器生产机器,或者说自己生产自己。第二个就是无人工厂,或者是黑灯工厂,或百分百全智能工厂,人与智能机器并存。智能工厂是现代工厂发展的新阶段,是在数字化基础上,利用物联网技术和设备监控技术,来加强信息和服务。
  智能工厂的三大特征:

  智能工厂的第一个特征是信息基础设施高度互联,包括生产设备、机器人、操作人员、物料和成品。
  第二是制造过程数据具备实时性,生产数据具有平稳的节拍和到达流,数据的存储与处理也具有实时性。
  第三是可以利用存储的数据从事数据挖掘分析,有自学习功能,还可以改善和优化制造工艺过程。
  智能工厂 的发展趋势是从柔性化到敏捷化到信息化再到智能化。
  在未来的互联网+制造时代,软件重要还是硬件重要,这个答案非常简单:软件决定一切,软件定义机器。所有的工厂都是软件企业,都是数据企业;所有工业软件在互联网+制造时代,都是至关重要的。所以说软件定义一切。
  智能工厂人机对话-人机界面:

  系统以微嵌WLT070触摸屏作为人机界面。该触摸屏基于Windows CE操作系统,具有2M用户存储器,内部集成有RS422/485、USB和Profinet/以太网接口。组态后,能方便灵活地设定控制参数,实现对运行状态的实时监控。
  为实现触摸屏与主站PLC的数据通信,需要对触摸屏进行组态设计。本文利用Wincc Flexible2005对触摸屏进行组态,触摸屏通过变量访问主站PLC相应的存储单元。MPI网路适用于小范围、通讯数据量不大的应用场合,并且S7-300CPU中带有MPI接口,因此本系统使用该通讯方式作为人机界面与主站S7-300之间的通讯。
  打开该组态软件,新建一项目,HMI设备选为TPl77,接口选IFBl口,控制器为S7300/400。按照触摸屏在系统中的使用要求,完成画面设计,画面主要有工作指示灯、工作模式选择、位移量输入等模块。画面编辑完成后配置连接参数,在HMI设备配置栏中,类型选为Simatic,波特率187500,地址设为1,勾选总线上的唯一主站项;网络配置栏中,将配置文选为MPI,主站数目为1;PLC设备中地址设为2,对应主站PLC地址。连接参数配置完成后,按照表1的分配地址新建变量。在起始画面中,将各操作模块与对应功能的变量进行连接。组态完成后利用一条标准交叉网线把PC与触摸屏连接,配置PG/PC口为PCAdapter(MPI),设置PC与触摸屏通过MPI方式进行项目下载。
  用户程序
  在符号表中,定义数据块DB1用于存放接收和发送数据;功能调用FCl用于CPU300与200之间的数据通讯交换。OB100用于初始化数据映射输入与输出存储区。主程序在组织块OBl中执行,初始化组织块OB100执行后,OB1被循环的进行处理。在循环的结尾,将过程映像输出表发送给输出模块。通讯过程中,可通过变量表来查看通讯效果。主站程序插入了I/O访问故障诊断模块OB82、机架故障诊断模块OB86,用于对相应动作的操作说明。
  运动控制设计:
  系统工作中,不同控制模式的切换应在电机停止状态下进行。为保证系统运行安全,在自动与点动、电机正反转等动作问应加人互锁功能。运动控制程序在S7-200PLC中编写。编程时对不同动作,如自动模式、点动模式和回参考点(复位)等动作,分别编写了相应子程序,由主程序OBl调用。子程序的启动由S7-200PLC输入点或触摸屏辅助继电器信号进行选择。
  交流伺服系统以适应工业控制需求为出发点,融入了PLC、触摸屏和总线通讯,有较好的工程使用价值。系统通过触摸屏进行调节控制,使操作简单;利用PLC直接对伺服电机进行位置和速度控制,省略了定位模块,节约了成本。搭建的系统满足设计要求,运行可靠,取得了满意的效果。

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