PLC和CNC在未来工厂中的角色.docx

PAGE 1 PAGE 1 PLC和CNC在未来工厂中的角色  随着制造业自动化程度的提高，工业掌握器和掌握系统变得更复杂、更高效，这或许将转变CNC和PLC在将来工厂中的角色。  随着工业4.0和工业物联网(IIoT)越来越流行，自动化概念正在悄然发生变化。自动化涵盖了高精度、高速度、高效率和预估性维护等概念。这是由数字化、可编程系统推动的，已经开发和完善了几十年了。  例如，计算机数字掌握（CNC）通过执行预编程序列的计算机，实现了机床的自动化。CNC是20世纪50年左右也从计算机辅助制造(CAM)发展起来的。随着计算机和伺服系统的发展，它可以帮助制造商满意它们对可重复、高精度生产的日益增长的要求。CNC已成为精确度和掌握的代名词，它主要由5个部件组成——排序器、插补器、伺服掌握器、规律掌握器和操作员掌握接口。数控系统的概念提出20年后，一个价格更低，形式更简洁的计算机辅助掌握出现了，那就是可编程规律掌握器(PLC)。  PLC是在20世纪70年月左右开发出来的，旨在取代继电器规律掌握系统。这些继电器系统由于依靠硬件来执行关键功能，因此往往不经济性、缺乏敏捷、不易使用。PLC具有输入和输出功能，可编程执行顺序操作、数据处理或简洁的轴掌握。  但是，PLC的使命并不是替代CNC。“两种掌握器服务于不同的目的和市场，各有自己的优势。因此，没有任何业内人士会说，‘我已经投资了CNC，这里已经没有PLC的用武之地了’，正是因为它们是两种完全不同的掌握。”发那科工厂自动化部门的CNC应用经理IanBaird说。 CNC和PLC将在将来的工厂中扮演不同的角色，帮助制造业提升自动化程度，并专注于最大限度地削减停机时间。图片来源:发那科 由于它的使用，超出了简洁的输入/输出(I/O)算法，因此CNC与自动化的关系比较多。现代CNC是一个敏捷的，数字掌握的系统，旨在无需为整个系统重新编程的状况下满意制造商的需求。大多数现代CNC，还包括配置了内置运行、维护和诊断屏幕的用户界面。“由于这个原因，CNC很受那些想要完全掌握机器的人的欢迎，因为它的功能，能让你在接受简洁的培训之后就可以独挡一面。”Braid说道。  由于具有较大的敏捷性，因此CNC适用于任何行业的复杂、多轴加工。任何需要精确运动掌握的应用都可以通过CNC实现，无论是手表零件和医疗设备的制造，还是反应性原子、等离子的蚀刻等。  简洁与复杂掌握任务  Baird认为对简洁掌握任务而言PLC更擅长。假如你有一个应用，不需要较高的精度或敏捷的运动掌握，比如：交流电动传输带，那么PLC往往是最好的选择，而且它比CNC廉价。因此，有人认为CNC更适合应用于复杂的应用。  然而，PLC虽然简洁，但也有一些缺点。Baird说，“PLC没有CNC的敏捷性高。假如你需要略微转变程序，必需完全重新编程。它也不具备CNC的高精度，因此最好将其作为低成本的基本任务解决方案。尽管PLC成本低，但很多制造商仍旧选CNC，部分原因是其全生命周期成本较低。”  很好玩的是，很多设计师在安装PLC之后又转向了CNC，主要原因就是敏捷性、牢靠性和成本。数控系统的初始成本高于PLC，但由于数控系统的牢靠性和掌握能力的提高，长期投资回报率可能会更高。它还使系统设计者能够敏捷地打算：他们期望用户在其机器上拥有多少掌握权。  数控系统的长期成本效益，得益于其先进的用户可编程特性，可以最大限度地削减停机时间，掌握机器的能源利用效率或机器产出。  很多CNC都配备了人工智能轮廓掌握。这意味着机器可以被掌握在一定的工作负荷内运行，或自适应地掌握机器完成夜班工作。例如，通过编写程序，让其工作在80%负载处，使公司能够更经济的利用能源。CNC还配备了能源效率功能，如充电模块。  CNC也具有安全功能，为与人类协作行动供应良好的保障。“CNC配备了一个可以执行运动掌握的数字算法来,”Baird说，“这个数字系统由两部分组成，一个真实的数字数据系统和一个目标数字系统。目标系统是‘抱负的期望值，为机器供应目标工作参数。真实的系统和目标系统都由同一命令驱动，所以它们应当以完全相同的方式工作。”  假如真实系统遇到中断，比如意外负载，则会导致实际数据偏离目标数据。机器将把它转换成冲突，并以两种方式之一作出反应。假如移动缓慢，就会停止，假如快速移动，将执行一个“向量后退”，它将撤回任何移动机械，以避免设备损坏。对于高端机器，还可以融合3D技术，阻挡五轴机械在其预先确定的工作区域外移动。  对于期望实现流程自动化的制造商而言，零停机时间也是一个重要考虑因素。计划外停机成本很高，可以造成几天、几周甚至几个月