圖1 借助于集成的PLC，驅(qū)動器的現(xiàn)場分配裝置可自主完成任務和評估信號，以識別局部差錯
德國諾德集團(Nord Drivesystems)遵循在所有層面踐行“工業(yè)4.0”的目標。該集團認為，驅(qū)動技術是生產(chǎn)數(shù)字化的基本前提條件之一。為此，德國諾德集團(Nord Drivesystems)將其在機械、電氣技術和電子技術方面的能力運用到聯(lián)網(wǎng)且自主的傳動技術解決方案上來。該智能驅(qū)動裝置由一個安全可靠的云連接的傳動裝置、電動機和變頻器組成。
驅(qū)動技術和生產(chǎn)的數(shù)字化要求傳感器、虛擬傳感器與總線系統(tǒng)的接口和軟件的協(xié)調(diào)互動。生產(chǎn)或物流設備的變速電動機大部分是由變頻器進行控制的。變頻器按照標準測出電流消耗、電壓、轉數(shù)及工作溫度等重要的機器運行數(shù)據(jù)，用于對驅(qū)動器和設備控制器的運行狀態(tài)進行智能化監(jiān)控。通過基于數(shù)學算法的虛擬傳感器和集成進變頻器的PLC測得的機器運行數(shù)據(jù)計算出設備的傳動功率，同時參考已知的傳動器潤滑油的物理特性，從而準確的測出傳動器潤滑油的預期壽命。由此便可得出傳動器潤滑油的利用率和更換傳動器潤滑油的預測日期。此外，驅(qū)動器也能借助于一個集成的PLC完成工作任務和評估信號，以識別局部的故障。
通過在局部驅(qū)動器組的通信，智能驅(qū)動器便具備自主解決一些問題的能力：它們連接一個傳動線的旁路線路，能夠在識別一個硬件缺陷時通過總線系統(tǒng)報告中央設備控制裝置，并能夠在需要時直接通過一個互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關進行通信聯(lián)絡。驅(qū)動器級別集成的PLC和具有與外部環(huán)境通信聯(lián)絡能力是具有“工業(yè)4.0”的能力驅(qū)動器系統(tǒng)的兩個必要前提條件。集成的驅(qū)動裝置是可聯(lián)網(wǎng)的、自主的，并且在性能和功能方面是可擴展的。
能夠相互進行通信的驅(qū)動裝置
通過組成智能化相互能夠進行通信聯(lián)絡的驅(qū)動組可實現(xiàn)整個制造工廠的聯(lián)網(wǎng)。而連接可靠的云解決方案可組成任意多且任意大的郵包配送中心、飛機場或材料和貨物流中心設備的驅(qū)動器網(wǎng)絡，由此便能夠?qū)崿F(xiàn)對郵包配送中心、飛機場或材料和貨物流中心設備的遠程控制。歐洲的技術服務人員也可以評估遠在澳大利亞的設備運行狀況，反之也一樣。
要在世界范圍內(nèi)實施“工業(yè)4.0”和云解決方案，需要一個統(tǒng)一的標準和自動化行業(yè)公認的將機器制造、電子技術和信息技術均考慮在內(nèi)的安全標準。為此，隨著RAMI 4.0(工業(yè)4.0 參考體系)和工業(yè)4.0部件的進一步發(fā)展，已經(jīng)開辟了一條充滿希望的未來之路?？偩€系統(tǒng)也同樣如此，各個具體的驅(qū)動裝置相互之間進行直接通信聯(lián)絡，同時與控制器進行直接通信聯(lián)絡。未來，互用性標準如OPC Unified Architecture(統(tǒng)一體系結構)將能夠組成一個用于從現(xiàn)場傳感器直至云通信聯(lián)絡的統(tǒng)一基礎。這些標準是工業(yè)4.0和真正的機器到機器通信聯(lián)絡直至連接物聯(lián)網(wǎng)的前提條件。
隨時隨地的整理利用數(shù)據(jù)
在原則上，云連接本身在現(xiàn)有設備的改造方面并不難以落實。所有驅(qū)動裝置有自己的IP地址，借助于一個路由器便能聯(lián)系到專屬的IP地址。在不介入設備控制器或軟件的情況下，均可測試設備里每個具體的驅(qū)動裝置的轉數(shù)、耗電量和逆變器溫度。智能驅(qū)動裝置部件將得到的值通過一個網(wǎng)關傳輸?shù)揭粋€安全可靠的云。這些數(shù)據(jù)將用于過濾和分析工具進行評估。 在云里，數(shù)據(jù)采集和存儲時間可進行個性化選擇。因此，工程師便可隨時隨地的整理利用數(shù)據(jù)，可以在一個基于瀏覽器的網(wǎng)絡界面進行數(shù)據(jù)分析，并可在移動的終端設備上通觀工程的設備3D呈現(xiàn)。
圖2 由總線系統(tǒng)、集成的PLC和安全可靠的云連接，可使變頻器進行智能數(shù)字評估和通信聯(lián)絡
在生產(chǎn)過程中測試解決方案
為了實現(xiàn)過程的最佳化和更多的創(chuàng)造價值，德國諾德集團(Nord Drivesystems)自行測試并利用工業(yè)4.0過程。由于十余年來增長的生產(chǎn)經(jīng)營不可能簡單的在一個綠地項目(Greenfield-Projekt)里用一個最佳化的框架條件和全套工業(yè)4.0結構體系重新開始。項目“未來的工位”中的安裝過程得到了具體的優(yōu)化。因此，工作人員借助于擴增實境和3D動畫支持他們完成安裝作業(yè)任務或是能夠通過語音控制無紙選擇零件。
目的是實現(xiàn)無紙安裝作業(yè)。從出具訂單到安裝作業(yè)工位均應是無紙進行的。此外，一些產(chǎn)品借助于QR碼和無線射頻識別(RFID)自主通過生產(chǎn)過程進行控制。德國諾德集團(Nord Drivesystems)在電子的和機械的制造范圍內(nèi)部分采用了自主機器人，這些機器人可以在生產(chǎn)過程自主尋找路徑，例如，這些機器人能夠?qū)φ系K作出反應。
圖3 采用Nordac link現(xiàn)場分配器、一個兩級錐齒輪傳動裝置和一個IE4同步電機的Logidrive計劃是企業(yè)內(nèi)部物流的工業(yè)4.0解決方案的基礎
安全保護優(yōu)先
工業(yè)4.0意義上的聯(lián)網(wǎng)工作伴隨而來的是安全課題。特別是當驅(qū)動器直接與云相連接時，為了預防被操縱、破壞或知識竊取，數(shù)據(jù)安全便成了一個問題，智能驅(qū)動器必須確保安全可靠的數(shù)據(jù)傳輸。一個可能性是，通過Profisafe解決方案來確保安全可靠的數(shù)據(jù)傳輸。在此，一個數(shù)據(jù)量的接受者將用發(fā)送者的信息對比后臺智能傳輸服務和字節(jié)的準確數(shù)量。只有當發(fā)射者和接受者的信息相符，才可對數(shù)據(jù)進行加工處理。如果有人在接受者和發(fā)送者的數(shù)據(jù)傳輸路上進行操縱或進行黑客攻擊，用戶可在將數(shù)據(jù)儲存進控制器之前，提前發(fā)現(xiàn)并能停止這個過程，當前的云解決方案已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)該過程，將來還會有其他這樣的解決方案。從長期來看，德國諾德集團(Nord Drivesystems)的專家們已經(jīng)看到網(wǎng)宇實體系統(tǒng)(cyberphysischen Systemen)分散的和分中心的、不依賴生產(chǎn)廠家的和跨地域合作的發(fā)展趨勢。任何一個由控制器、存儲器程序化控制裝置(SPS)和國際網(wǎng)絡傳輸協(xié)議的通信都能將它在此場景中的運行數(shù)據(jù)轉換到各自的控制器層面上。而企業(yè)資源規(guī)劃(ERP)層面則控制已知現(xiàn)場數(shù)據(jù)基礎上的現(xiàn)場總線系統(tǒng)環(huán)境。對于完整聯(lián)網(wǎng)和虛擬插圖生產(chǎn)來說，則用前面所提及的RAMI4.0(工業(yè)4.0 參考體系)和工業(yè)4.0部件來擬定當時必要的標準。
