账号:
密码:
CTIMES / 文章 /   
智慧化驱动架构改变 自动检测走入新纪元
 

【作者: 王明德】2018年11月28日 星期三

浏览人次:【2314】
  

在产品生命周期中,量测与检测分据设计与量产的两大阶段,量测仪器主要用於研发阶段,在实验室中负责侦测电子产品的电性与电波,检测则是负责制程中的产品品质,近年来制造业掀起工业4.0浪潮,工业4.0体系要求IT与OT系统的整合,因此无论是量测或检测仪器,都必须具备与IT系统介接的能力,让讯号可以无缝的快速流动,这两类仪器中,量测仪器原本就是高度数位化,其介面与讯号处理,都可与PC链接,检测设备过去则属於OT系统,因此在未来的智慧制造体系中,就算没有内建数位化讯号处理功能,至少也需透过桥接或转换设备,让检测资讯可以顺利传送到後端。



图1 : 工业4.0体系要求IT与OT系统的整合,因此无论是量测或检测仪器,都必须具备与IT系统介接的能力。(Source:Fortune)
图1 : 工业4.0体系要求IT与OT系统的整合,因此无论是量测或检测仪器,都必须具备与IT系统介接的能力。(Source:Fortune)

过去的检测设备以OT思维设计,无法也无须与电脑串接,後期传统的传输介面RS-232串列埠及GPIB(IEEE 488)问世,电脑首次跃升为检测系统整合的一部份。藉由传统仪器直接与电脑连接,工程师与科学家利用电脑代替人工的资料纪录功能,不但能够达到效率的提升、错误的减少,更能进行许多进阶的分析。此外,使用电脑做为检测系统中传统仪器的控制者,还可以同时整合多部仪器於单一系统中。


透过软体的介面,直接对仪器下达控制的指令,并且将仪器回应的资料直接接收回电脑,这些软体都会提供仪器的趋动程式,以利该软体透过作业系统来对仪器进行通讯,因此PC-Based仪器控制的自动化架构,确实为工程师与科学家们带来利多的消息。


然而,此系统发展至今仍有一点是工程师与科学家们感到痛苦的地方,那就是针对各家不同仪器厂牌,必需花大量的时间与精神在研读该仪器的使用手册与操作指令上。许多研究单位致力於将仪器指令标准化,虽然已有所成效,但在使用者的角度来看,还是将仪器的趋动程式直接包装於应用开发的软体中较为实际的多。


PC-Based检测元件的软体控制

在80年代的中期,由於个人电脑内汇流排的技术日新月异,因而发展出能够直接安装在电脑里的检测元件。相较於传统检测仪器内昂贵的CPU、韧体及记忆体,PC-Based检测元件直接使用电脑内的资源,以实现轻便、低成本、高效能的自动化检测系统。


然而,在此低成本、高弹性的系统中,系统软体仍旧扮演主要的指令下达与资料撷取的功能。利用高阶的应用程式介面来加强程式设计的效率,配合人机介面的设计,如图表、指针、旋钮、指示灯等在传统仪器上常见的物件,使电脑萤幕呈现人性化的操作功能,以整合资料撷取、资料分析、资料展示於同一个系统中。


这几年汇流排技术的进步,产生了新一代的控制平台,现今的检测与自动化系统已完全跳脱出传统仪器的控制模式,以PC-Based为核心,更可以结合其它的应用,如:马达控制、影像辨识等,此外还可结合I/O点的逻辑控制元件,如PLCs等。


自动化系统软体架构的重要性

现成自动化系统的设计所面临最大的挑战,莫过於整合软体的发展架构,此架构必需能够减少单一系统整合的复杂度,并且提供快速而方便的设计物件,使系统本身从建立、发展到维护都能提供一个高效率、低成本的解决方案。



图2 : 现成自动化系统的设计所面临最大的挑战,莫过於整合软体的发展架构。(Source:Siemens)
图2 : 现成自动化系统的设计所面临最大的挑战,莫过於整合软体的发展架构。(Source:Siemens)

一个完整的检测与自动化系统软体架构,需具备模组化的整合功能、高效率的建构程序、自动化检测与控制的系统。为了达到高效能、开发容易、系统层次分明、规划方便等功能,在软体架构内的每一个应用程式必需具备独立性及高度整合性的特质,此架构达到了整合各种开发工具,并且能够快速地建立一套自动化系统,未来在维护与功能强化上也将非常的容易。


要使检测与自动化软体发挥最大的效益,本身应包含以下三个特点:一、


检测与自动化软体的驱动程式能多连接多个I/O 元件,并且提供高阶的人机介面以简化系统的开发;二、应用发展环境能够紧密结合驱动程式与作业管理系统;三、使用作业管理系统处理资料、测试及建立高阶系统。


检测自动化的管理工具

驱动程式在整个自动化系统的设计当中,主要是负责扮演被控制元件与控制系统的沟通桥梁,因此它所提供硬体的APIs、组态管理工具及叁数设定功能等,需能完全相容於整体的应用发展环境,以提高系统的效能与开发的便利性,一个典型的检测与自动化软体的驱动程式架构,在这个架构中,被控制的元件透过各式的介面,如GPIB、Serial、VXI、USB、1394及Ethernet网路来通讯。在传统仪器通讯方面,使用IEEE、VISA软体驱动程式。


DAQ软体驱动程式则是用来控制资料撷取卡,来撷取外部包括温度、压力等资料。其它还有控制影像处理卡的IMAQ,控制马达运动卡的动作,这些软体驱动程式都可以整合在同一个作业管理系统,并且具有即时控制及远端监控的功能,还可以将资料配合作业管理系统做快速的存取与纪录,作业管理系统在检测与自动化系统设计的架构中,同样也具有举足轻重的功能。在此架构中有两个主要的管理工具,即测试管理与资料管理。


过去自动化系统的设计,会针对不同的元件需使用不同的开发程式来进行,而且通常完成一个整体性的自动化系统前,会按照既定步骤建立,因此绝大多数的工程师最常遇到的困境,就是如何整合不同开发程式所写出来的应用,以及将当初分别建立的每一个步骤衔接起来。现阶段已开发的测试管理软体,可结合所有大厂的开发程式,连接任何编辑过的动态连结程式库或者独立执行档,提供设计者可客制化的测试编辑环境,用以设计、组织、控制、确认和执行不同的自动化系统。


当自动化系统收集了大量数据,如何透过强大的数学分析函数,例如FFT、数位筛选器、曲线计算、统计、进阶运算法则等,并同时直接使用图形显示的资料得到快速的互动式结果,此时即需要资料管理软体来进行组织性的管理,例如:建立报表、资料库的建立、资料分析等。


就目前发展来看,虽然工业4.0的整体环境建构不会在3~5年间完成,不过趋势已逐渐加温,作为制程的一环,检测设备必须及早开始IT化,以利於企业竞争力的提升。


**刊头图(Source:Festo)


相关文章
终端设备应用渐多 稳定运作关键在於韧体设计
量测仪器同步进化 满足5G与物联网需求
健康医疗核心技术 创新建构生态系
电动机车市场起飞 轻型BMS与马达控制是关键
企业全面联网 落实智慧制造愿景
comments powered by Disqus
相关讨论
  相关新闻
» Anritsu:高频测试首要挑战 在於材料特性测试
» 台北国际安全科技应用博览会5/8~10开展 亚洲地区产官方代表齐聚一堂
» 中国工具机产业陷结构性矛盾 自身崛起刻不容缓
» 夏弗纳推出最小电源滤波器 适用於逆变器和动力驱动系统
» 北尔电子打造全新品牌识别 宣告进入工业数位时代
  相关产品
» Fluke首款可携式囗袋热像仪上市
» Fluke首款工业声学成像仪ii900上市
» Fluke四款640 x 480解析度热像仪齐登场
» 明纬扩充EPP-500系列
» KNX用於现代建筑 可降低事後维护与火灾风险

AD


刊登廣告 新聞信箱 读者信箱 著作權聲明 隱私權聲明 本站介紹

Copyright ©1999-2019 远播信息股份有限公司版权所有 Powered by O3
地址:台北市中山北路三段29号11楼 / 电话 (02)2585-5526 / E-Mail: webmaster@ctimes.com.tw