伺服电机控制系统在工业4.0发挥重要作用|PLC面临淘汰
智能伺服电机控制驱动系统在优化机器配置和性能方面以及帮助实现工业4.0发挥着重要作用。由于制造成本上涨带来的压力，机器制造商们更愿意应用工业4.0，使用更先进的机器，从而减少人员开支、缩短开发时间。
工业4.0 相关的关键字是连接性，即在生产过程中所有参与者之间的连接。即使是还没有应用工业4.0的工厂也是如此。
连接性很重要的一点是，组件或系统至少要能与工业4.0的要求相兼容，当然使用新的组件很容易实现，但是将所有现有的伺服电机控制系统都进行替换并保证兼容性并不现实。因此各种设备的开发必须要能够提供与工业4.0 系统的基本连接，而不会影响自动化逻辑。连接性另一个重要的特点是可以与内部和外部网络进行连接和通讯，在整个伺服控制系统中，要能够快捷和准确地为运行决策制定提供必要信息，因此对于关键数据的实时性和数据总量的要求会越来越大。
基于这种需求，电机驱动器及减速机传动部分的发展使制造商可以通过内置的技术来配置各种功能，这些技术减小甚至完全消除了对于外部PLC 的需求，这是对上一代只能提供有限功能的传动所进行的改变。
一、提供高效的控制手段
现代的伺服驱动系统已经足够的智能化来实现位置位移和速度控制。实现这些功能就像用手机查看电子邮件一样简单，并且可以越过PLC直接与整个控制系统和生产信息系统相连。工业4.0 带来的另一个期望是，驱动系统可以获取机器功能和性能方面的数据，并向外界呈现这些数据。
例如在一个检票进出口闸机中，电机驱动系统可以直接将闸机的速度、位置、是否有异常等信息传输给检票系统，还可以将有人试图闯关等信息直接传递给警报系统等。
MOTEC出品可直接与检票系统进行数据交互的闸机驱动产品
先进的伺服电机控制驱动系统制造商可以通过内置的技术来配置各种功能，这些技术消除了对于外部可编程逻辑控制器（PLC）的需求。例如，目前最新的伺服驱动器包括国际电工技术委员会（IEC）61131-3 可编程控制器操作系统。
伺服驱动器直接与信息系统相连，也增加了系统的实时响应能力，中间不需要PLC在控制指令和状态反馈之间进行桥接，这也是工业4.0 的一个主要方面。去掉了PLC直接进入到驱动器，可以消除时间间隔，而且优化了周期时间和产品的一致性。
现在驱动系统内有了各种先进的工具可供使用，目的是使没有经验的机器制造商编程人员可以访问和使用这些功能，因此选择正确的工具是很重要的。建议使用经过试验和测试过的PLC功能块，它们可以用在IEC 61131-3 标准下的PLC，甚至可以与梯形逻辑编程合并起来。
例如某驾驶模拟系统，应用了MOTEC集成PLC的伺服驱动，模拟软件可直接通过总线与驱动通信，相较于传统的PLC，实时性更佳，控制也更稳定，而且节省了成本（图1）。并且使用梯形图编程，使习惯于使用传统PLC的工程师更容易上手（图2）。
图1
图2
人机界面HMI是工业4.0的另一个关键组件。过去，在操作员和机器之间创建接口需要中央PLC和总线系统的介入。总线系统用于将机器关键的设定信息和变量发送到驱动上去，并且将诊断信息和机器状态信息重新导入到PLC中，然后显示到HMI上。
虽然现代的总线系统也可以完成这个功能，不过它需要大量的编程工作，并且当驱动系统中包含所有所需信息时，它可能是不必要的。为解决这个问题， 许多驱动系统都包含创建HMI所需的所有工具。某些情况下，可能都不需要中央PLC，集成控制功能的驱动器就可以直接进行本地化的信息读取。因为驱动可以使用全范围的输入和输出，以往它们一般会连接到PLC上，通过集成的总线工具和类似于MODBUS协议等通信标准。
必须控制的关键因素是设置和调试机器所需的时间。 智能驱动器现在提供了许多工具，可以通过优化轴运动和过程同步来减少启动时间。
这些快速启动工具的设计让传动在机器调试的前期，甚至在机器控制软件还没有安装到系统中的时候就可以动起来。这样只使用基本的IT 工具（如移动电话或平板电脑）就可以快速简单地测试机器的机械性能。
智能的伺服电机驱动系统可以参与主动维护策略，因为它们在供货时可以与一套完整的、可以进行关键预测性维护功能的关键工具整合在一起，将额外的编程工作量降到最低。
这个软件可以实时持续地监控机器性能状态以及工艺状况，包括通过分析温度变化进行的波形分析，以及检查是否有反冲、摩擦增加或者过载等。如果出现故障情况，会生成一个代码并发送到HMI上。如果发现关键问题需要机器停止运行的，则可以在伺服驱动器内做出决定， 从而最大限度地降低生产损失和机器损坏的风险。
随着人力成本、原材料价格上涨的因素，加之工业4.0对于设备的高效性、系统的柔性、可连接性等的要求，设备制造商需要使用越来越多的高性能、多种PLC来进行设备的开发和制造，这不可避免地造成了设备成本的增加。而内置控制系统的传动产品的出现，将会大大降低传统制造商对于控制器的需求，同时减小编程的工作量。
工业4.0为智能传动提供了增强的处理能力以及改进的功能性，这为制造企业优化编程、生产以及维护带来了更多机会。在许多情况下对PLC需求都降低了甚至不再需要了，因此可以在更短的时间内创建更先进的机器。
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