Периферийные вычисления обеспечивают интеллектуальную цифровизацию станков с ЧПУ

Устройства Edge улучшают интеллектуальные станки с ЧПУ, не влияя на работу контроллера, обеспечивая производительность и производительность станка.

Интеллектуальное периферийное вычислительное устройство с ЧПУ — это промышленный ПК повышенной прочности, предназначенный для работы в промышленных/производственных средах. Программное обеспечение периферийных устройств потребляет данные от машин в цехе, обрабатывает эти данные и предоставляет ценные сведения или информацию непосредственно обратно на машину, в системы верхнего уровня, на серверы или в озера данных. «Поскольку периферийные вычислительные устройства отделены от реальной машины Контроллер позволяет управлять этими устройствами и обновлять их на лету без необходимости вывода машины из производства, что может повлиять на производительность. Это позволяет пользователям решать новые варианты использования, не влияя на производительность машины», — сказал Гас Гремиллион, консультант по решениям Siemens.

Основные соединения на периферийном устройстве используют стандартный промышленный Ethernet для связи с тем, что компания Siemens называет соединениями южного и северного направления (рис. 1). Южное соединение связывает периферийное устройство с машиной через коммутатор. Северное соединение — также через коммутатор — позволяет пользователям собирать данные и взаимодействовать с периферийным вычислительным устройством.

Запуск расширенных приложений на периферийном вычислительном устройстве значительно снижает вычислительную нагрузку на контроллер ЧПУ. Например, предотвращение столкновений требует значительных вычислительных затрат. «Когда используются наши периферийные устройства, это приводит к очень небольшой дополнительной нагрузке на ЧПУ с вычислительной точки зрения», — объяснил Гремиллион. «Это делает [периферийные устройства] хорошо подходящими для существующих машин в цехах». «Периферийное устройство создает менее пяти процентов нагрузки на процессор машины», — продолжил Гремиллион. Он сказал, что некоторые пользователи обеспокоены тем, что установка периферийных устройств на существующие машины повлияет на производительность или поведение машины. «Мы можем развеять это [беспокойство], потому что мы не нагружаем ЧПУ такой нагрузкой; все эти вычисления выполняются на периферийном устройстве».

Работающее ЧПУ выдает прогнозные значения траектории станка в ближайшем будущем, которые может фиксировать граничное устройство. Значения опережающего просмотра облегчают предотвращение столкновений, сравнивая работу в реальном времени с трехмерной моделью машинного пространства, включая приспособление и заготовку, загруженной на краевое устройство. «Крайнее устройство всегда проверяет, где будет находиться станок через 800 миллисекунды во время работы или даже бега трусцой», — объяснил Гремиллион. «Если станок врезается в заготовку, приспособление или стол, краевое устройство активирует аварийную остановку (аварийную остановку) станка до того, как станок фактически упадет». «Поскольку функция предотвращения столкновений работает на краю устройство, — продолжал Гремиллион, — мы можем моделировать машину, приспособление, деталь и даже материал, удаленный из детали. Пользователи получают трехмерное моделирование и предотвращение столкновений, поскольку они могут видеть точную настройку машинного пространства SINUMERIK на лету». Цифровой двойник можно импортировать в периферийное устройство. Это помогает ускорить моделирование и избежать столкновений. Обычно производители машин создают цифровых двойников, потому что они знают свои машины; у них есть 3D-файлы САПР своих машин. Они часто используют цифрового двойника для ввода в эксплуатацию и проектирования своих машин. Затем они смогут экспортировать файл модели на периферийное устройство.

Краевые устройства позволяют оптимизировать процесс обработки. Например, у Siemens есть приложение, которое отслеживает и предоставляет обратную связь машине, которая на основе исторических данных указывает, является ли процесс номинальным. Если в процессе обработки возникает аномалия, такая как скачок нагрузки на шпиндель или затвердевшее место (рис. 2), обратная связь с системой управления может вызвать остановку подачи на станке, отправить сообщение или сигнал тревоги оператору или запустить подпрограмму.

Устройства Edge играют важную роль в анализе данных со станков с ЧПУ. «На объектах некоторые машины ведут себя по-разному, у них разные «личности», — сказал Гремиллион. «Собирая данные [с каждой машины], пользователи могут сравнивать машины с машинами, чтобы выявить различия. На основе этих данных они могут перенастроить конкретную машину или заменить механические компоненты, чтобы улучшить ее производительность». Гремиллион сказал, что иногда пользователь может сообщить о машине «проблемного ребенка». «Сбор данных позволяет пользователям понять, почему конкретная машина является проблемным ребенком. Это позволяет им проводить сравнения, чтобы лучше понять свои процессы, а затем оптимизировать их», — сказал он.