Hiện thực hóa hệ thống điều khiển robot và quản lý MES với giải pháp HMI công nghiệp toàn diện
06/06/2021
Giới thiệu
Công nghiệp 4.0 đang thay đổi cách thức hoạt động của ngành sản xuất. Ngày càng có nhiều nhà sản xuất đang tận dụng các công nghệ tiên tiến như robot và hệ thống tự động hóa để cải thiện năng suất và hiệu quả. Do đó, các giao diện máy - người (HMI) đang trở nên quan trọng hơn trong vai trò của chúng trong kết nối kỹ thuật số của con người và máy móc [JC1]. Tuy nhiên, sử dụng HMI sai có thể kéo dài thời gian phát triển và tăng chi phí thực hiện.
Lấy các HMI dựa trên RISC làm ví dụ, kiến trúc hướng dẫn đơn giản hóa của chúng khiến việc thiết kế một hệ thống linh hoạt cho robot trở nên khó khăn và việc mở rộng hệ thống trong tương lai có xu hướng bị hạn chế. Khi một HMI như vậy đã được thông qua, các phần cứng bổ sung có thể cần phải được mua để hoàn thành hệ thống. Điều này không chỉ làm phức tạp cấu hình hệ thống mà còn đòi hỏi thêm nỗ lực và thời gian dành cho thiết kế chương trình và bảo trì hệ thống.
Advantech PPC-3120S là máy tính all-in-one công nghiệp x86. Khả năng ứng dụng và tính sẵn có của nền tảng phần cứng này làm cho nó phù hợp để phát triển hệ thống robot và tự động hóa. Hơn nữa, nó cung cấp các lợi ích giá trị gia tăng cho các nhà phát triển hệ thống như các phụ kiện hữu ích và phần mềm trực quan, do đó cho phép thực hiện điều khiển robot con người và quản lý MES.
Yêu cầu hệ thống
Là một chuyên gia trong lĩnh vực robot và công nghệ tự động hóa, KUKA Robotics là nhà sản xuất hàng đầu về robot công nghiệp. Công ty tự hào có một danh mục sản phẩm và giải pháp toàn diện, từ các robot riêng lẻ và các tế bào robot cho các bước sản xuất tự động cho đến các hệ thống tùy chỉnh quy mô lớn.
Gần đây, KUKA Robotics đã tùy chỉnh phát triển một hệ thống quản lý sản xuất tự động cho nhà máy truyền tải ô tô tại Thượng Hải, Trung Quốc. Công ty trước đây đã sử dụng máy tính dựa trên RISC là HMI. Do chức năng của máy tính này quá đơn giản và do hệ thống khó tùy chỉnh, KUKA yêu cầu nâng cấp sử dụng các máy tính all-in-one công nghiệp dựa trên x86 để cung cấp các tính năng phong phú hơn cho người dùng nhà máy. Để tạo điều kiện cho việc bảo trì và quản lý, máy tính mới đã được sử dụng trong các dây chuyền sản xuất để điều khiển các robot cấp thấp cũng như MES cấp cao hơn; nó cũng phải phù hợp để giám sát các hoạt động của dây chuyền lắp ráp và để quản lý việc làm lại sản phẩm. Do đó, các thiết bị PC bảng điều khiển dựa trên x86 mới phải đáp ứng các yêu cầu sau:
- PC bảng điều khiển tất cả trong một với kích thước nhỏ gọn để dễ dàng triển khai trong mọi không gian làm việc
- Hỗ trợ giao thức truyền thông Profinet để kết nối các PLC khác nhau để điều khiển robot
- Phần mềm dễ sử dụng để tùy chỉnh GUI HMI
- Khả năng tương thích với trình duyệt IE để truy cập hệ thống và trực quan hóa dữ liệu
- Cơ chế bảo vệ mất điện để đảm bảo độ tin cậy và ổn định của hệ thống.
Triển khai hệ thống
Advantech đã cung cấp một giải pháp tổng thể đáp ứng nhu cầu của KUKA Robotics. Giải pháp bao gồm Panel PC siêu mỏng PPC-3120S, phần mềm WebAccess/HMI và mô-đun cung cấp điện liên tục (UPS) PPC-IPS-AE.
Dự án bao gồm hai phần: điều khiển các robot và quản lý MES. Đối với điều khiển robot của con người, PPC-3120S đã được cài đặt để cung cấp HMI cho mỗi trạm làm việc. Bộ phận này chịu trách nhiệm nhận các đơn đặt hàng công việc từ MES qua mạng đồng thời được kết nối với PLC thông qua Profinet để điều khiển robot. Nó cũng hiển thị các SOP để giúp đảm bảo rằng nhân viên thực hiện công việc của họ đúng cách. Đối với quản lý MES, PPC-3120S có thể hoạt động như một máy tính chung để giám sát hoạt động dây chuyền lắp ráp và quản lý làm lại.
Với WebAccess/HMI, tất cả các PC bảng điều khiển có thể truy cập hệ thống quản lý sản xuất tự động thông qua IE. PPC-IPS-AE cũng đảm bảo hoạt động liên tục ngay cả trong trường hợp mất điện tạm thời đồng thời bảo vệ PC của bảng điều khiển khỏi bị hỏng hoặc mất dữ liệu.
Với yếu tố hình thức nhỏ gọn và thiết kế không quạt, máy tính all-in-one 12.1” PPC-3120S là một máy tính all-in-one công nghiệp siêu mỏng mà người dùng có thể tự do cài đặt một cách thuận tiện. Bộ xử lý Intel® Celeron® N2930 đảm bảo rằng PPC-3120S cung cấp tính toán hiệu năng cao trong môi trường phát triển x86, mang lại sự linh hoạt cho các nhà phát triển hệ thống trong việc thiết kế một hệ thống đa chức năng. Được trang bị vỏ hợp kim nhôm đúc và màn hình cảm ứng với xếp hạng IP65 cho bảng điều khiển phía trước, PPC-3120S cũng cung cấp khả năng chống sốc và chống rung mang tới sự chắc chắn và có độ bền cao cho thiết bị.
Về mặt phần mềm, WebAccess/HMI cung cấp môi trường lập trình đồ họa thuận tiện cho các nhà phát triển hệ thống tạo trực quan màn hình HMI, do đó giảm thời gian lập trình. Với giao diện dựa trên trình duyệt, người dùng có thể thiết kế, giám sát và điều khiển hệ thống từ xa thông qua bất kỳ trình duyệt tiêu chuẩn nào như IE. Hỗ trợ hàng trăm giao thức truyền thông công nghiệp, PPC-3120S có thể được kết nối với một loạt các thiết bị như PLC.
Về yêu cầu năng lượng, PPC-IPS-AE là mô-đun quản lý năng lượng nhẹ, thông minh. Không giống như một UPS thông thường, chỉ có thể được đặt qua phần cứng, PPC-IPS-AE đi kèm với tiện ích phần mềm hữu ích để người dùng định cấu hình và giám sát nguồn cung cấp điện.
Sơ đồ hệ thống
Kết luận
Các máy tính all-in-one công nghiệp đang trở thành công cụ thiết yếu cho các ứng dụng robot tự động hóa và nhà máy. Chọn sai sản phẩm có thể dẫn đến nhiều vấn đề, bao gồm thời gian thực hiện dài và tăng chi phí thiết lập, nhưng lựa chọn đúng có thể đảm bảo hoạt động trơn tru. Advantech PPC-3120S là một máy tính all-in-one siêu mỏng với màn hình cảm ứng có tính thẩm mỹ cao, bền và giàu tính năng, có thể được vận hành bằng dễ dàng trực quan bằng phần mềm WebAccess/HMI. Hơn nữa, mô-đun UPS PPC-IPS-AE giúp tăng thêm giá trị bằng cách đảm bảo sự ổn định về năng lượng của hệ thống. Giải pháp tổng thể này đã giúp các nhà phát triển KUKA Robotics dễ dàng hoàn thành việc phát triển hệ thống, do đó đáp ứng các yêu cầu của khách hàng của họ. KUKA Robotics đã đạt được các kết quả khả quan khi sử dụng giải pháp của Advantech, khiến công ty quyêt định tiếp tục sử dụng PPC-3120S trong các dự án khác của họ trong tương lai.
/UPS_41_S20151001115424.png)
