【儀表網 行業科普】在一個早期項目中，曾出現極具科幻色彩的人機對決場景。一家企業在升級制造與測試系統時，決定將兩者整合到一個端到端的軟硬件平臺上。其目的是簡化測試測量端的實施、運維、維護及數據采集(DAQ)功能。實施后新系統運行得非常出色。然而，對于客戶來說，僅憑這些還不夠。即使查看了顯示這種方法更優的真實性能數據，也沒有讓他們改變想法。
他們讓最優秀的員工使用傳統設備與新的生產線和測試線一決高下，以確定誰能夠以更快的速度、更高的質量制造出產品并完成必要的測試。結果顯而易見，新系統以壓倒性優勢勝出。
這個應用本質上體現了自動化技術的核心價值：在提升設備性能的同時，解放操作人員從事具有更高附加值的工作。更具體地說，這是一個將孤立的DAQ技術與強大、模塊化和標準化的工業自動化解決方案相結合的故事。
自動化的浪潮總是在變化。近年來，隨著制造企業不斷應對各種有影響力的全球事件，對更強大、更靈活的技術提出了更高的要求。這一切都建立在長久的技術趨勢之上。例如，機器正變得越來越復雜，以適應工業4.0的發展趨勢?？傮w生產需求也促使企業從根本上重新考慮自動化制造的方法。在這種趨勢下，硬件和軟件功能已經開始應對新的挑戰，例如：
●帶時間戳的、更大的測量數據集；
●通過先進的狀態監測，深入了解機器運行；
●在線測試應用，以幫助優化自動化解決方案。
▲利用完全集成的自動化平臺，工程師可以將測試和測量功能實施到一條全面的生產線中。
整合的理由越來越充分。然而，這就引出了一個問題：哪些工具和技術可使工程師能夠實現將“黑匣子”DAQ和強大的工業自動化解決方案集成的目標？
使用相同的語言并協作編寫代碼
應用開放和靈活的工業協議有助于重新定義在線測試系統的可能性。在諸如EtherCAT等先進工業以太網技術的幫助下，如今的工程師可以應對很多艱巨的挑戰，這些挑戰需要多個通信接口和子系統、高確定性和各種規模應用的同步。
此外，新興的集中式和分散式測量接口，加上從本地到外部的同步設備，解決了測試和生產自動化分離時所面臨的廣泛問題。這些進步幾乎滿足了任何工程團隊的所有技術需求，可以建立一個共同的平臺并協調工作——從獨立的測試臺到完全集成和自動化的測試。
測試工程師工具箱中熟悉標準在不斷擴展，需要為現有工具提供額外的軟件接口。工程師可以從MATLAB/Simulink、LabVIEW和VeriStand等各種平臺中提取老舊代碼。因此，硬件在環(HiL)、模型在環(MiL)和軟件在環(SiL)仿真可以加速系統開發。
▲EtherCAT通信混合了接口類型，并提供了一種同步外部源的機制(通過Grandmaster時鐘甚至通過GPS)。
打破自動化和DAQ孤島
隨著對集成測試和測量解決方案需求的建立和滿足，挑戰就變成構建解決方案來證明這種工程轉型的合理性。重要的是要考慮實現這一目標各種方法的利弊，以及如何克服常見挑戰。
這種將工業自動化與測試和測量技術相結合的方法在以下方面表現出色：
1最大限度地利用現有廠房空間。
將具有類似功能的機器集中到一個平臺上。在工業廠房成本居高不下之際，可以節省寶貴的建筑空間。
2簡化傳感器數據的工作流程。
通過信號和分析工具來傳輸數據，這些工具與其它系統功能一起集成到綜合自動化平臺中。
3通過EtherCAT實現快速靈活的通信。
利用實時通信協議并在同一控制系統上對其進行處理，可以消除系統中額外的延遲和時間挑戰。
大大降低系統的復雜性。
將DAQ系統布置在更接近目標設備的位置上，來簡化布線解決方案，并通過EtherCAT來消除額外的網絡組件，如管理交換機。
提高測試臺的模塊化程度。
在工業自動化中使用模塊化方法，通過全方位的控制來實現模塊化測試臺的系統設計。
簡化測試系統的調整。
消除了在獨立生產和測試系統中進行變更的困難。分區系統可能會使執行系統變更或服務變得困難，特別是在單個工程組“擁有”系統的情況下。完全集成的方法消除了不必要的延遲，可以確?？焖偻瓿烧埱?。
只測試高質量的產品。
通過集成測試和測量技術，及早發現產品完整性的喪失。因此，生產線可以在執行進一步加工之前，排除不符合標準的產品。這不僅可以減少無用的加工時間，還可以通過深入了解制造缺陷和效率低下可能發生的地方，來減少廢料和其它成本。
然而，這種整合方法也存在一些缺點，包括：
對編程標準存在分歧。
在孤立的測試中，控制和軟件工程師經常使用不同的工程原則。為彌合這一差距，可能需要在多個工程組之間統一編程語言。一般來說，開放接口應能促進實現每個組期望的代碼風格。
無法整合工具。
這種方法可能會導致每個小組添加更多工具來滿足所有系統需求。為了克服這一點，請嘗試創建一個模塊化且可測試的內部標準框架，并實現硬件接口的標準化以簡化集成。
多部門協同。
為了獲得技術優勢，您需要進行戰略設計，以滿足機器和生產線一般制造和測試功能的所有要求。制定一個推廣計劃以與團隊人員進行有效的溝通。試著從小型、一次性應用開始，然后再擴展。
通常，在仔細權衡利弊后，用戶會發現在生產中集成測試測量和自動化技術，利用兩個團隊的優勢并在整個生產過程中分布測試自動化的能力更具優勢。
▲集成測量端子模塊，如倍福的ELM系列，通過LEMO連接接口提供分布式DAQ的信號處理能力。
通過集成自動化測試
對自動化機器的要求不斷提高。除了工作更快、收集更多數據、靈活適應新產品或新工藝外，工業設備還必須以更少的浪費提供更高質量的產品?，F在，最新的自動化技術已經開始進入測試和測量領域。
工業自動化和DAQ技術的集成方法，使制造企業能夠進一步改進過程并保持競爭力。無論是構建完整的生產線還是獨立的系統，利用集成核心測量和數據功能的工業解決方案，都可以幫助企業順利通過艱巨的測試。
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