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激光打标机应用于工业物联网

在1964年于纽约举办的世界博览会(World 's Fair)上,包括通用汽车(GM)、西屋电气(Westinghouse)和IBM等在内的公司纷纷展示了计算机未来的发展以及它们可能在制造业和通讯行业发挥的重要作用。例如,IBM展示了如何使用计算机进行手写识别。观众写上日期,计算机就会查找在该日期内发生的事件。在贝尔系统(Bell System)的展馆,观众可以用Picturephone(由座机电话和视频监控系统组成)拨打可视电话。观众也可以拨打至加利福尼亚的迪斯尼乐园中举办的姐妹展。但是结果表明人们并不喜欢可视电话,因为他们认为这种系统太笨重,用起来很不方便,而且会侵犯自己的隐私!

显然,在过去五十年中,计算机技术发生了翻天覆地的变化,我们使用计算机的方式也不例外。感谢互联网,我们如今可以方便地和朋友及他们的计算机连接在一起。如今,“智能”以及联网式的各种设备使我们能够与世界另一端的同事联系,或是即便我们不在家也可以调节恒温器。

将智能设备和互联网连接在一起,就是所谓的“物联网”。但我们所说的智能设备并不局限于消费品:借助最近的创新,制造行业也可以实现这种“智能”化,这将允许工厂的自动化网络中的各种设备、机器和仪器彼此之间实现无缝通信。

工业物联网(Industrial Internet of Things,简称IIoT)这一术语是由自动化世界杂志(Automation World)的Richard Nass提出,这一创新正在改变制造行业的面貌。根据Manufacturing.net 网站的数据,IIOT市场价值高达14万亿美元,制造业占据了27%的份额。IIOT由硬件和软件、器械、系统集成、工厂网络以及云技术组成。对制造商来说,五年前他们只能在想象中出现的事情,如今在工业物联网的帮助下终于可以实现了。

激光打标变为“智能”

借助技术的进步,IIOT让制造商现在能够自动执行许多以前必须人工操作的作业。工厂网络中的多个设备和机器可以处理PLC可编程控制器系统的输入和输出数据,例如根据预先确定的参数来自动启动和停止生产程序。IIOT让制造商可以集中控制工厂中的所有机器和设备,例如Lanmark Controls公司推出的新一代“智能”LEC激光打标控制板(图1)。

在智能控制板出现前,大的制造商,例如一个在韩国的图制造商会有多台电脑,每台电脑控制一台激光打标机。如果要改变作业计划,工厂里的工程师需要在每台电脑上手动上传新工作,这个过程非常费时并且低效。而借助如今的新型激光打标控制板,这个制造商如今只有一个多LEC的PLC控制板。当他们想改变作业时,工程师只需在PLC上进行更改,然后网络中的所有机器都会执行同样的操作。

此外,如果一名工厂经理将工厂网络中的智能激光打标控制板连接到互联网,这将在系统维护、监控、操作、远程故障诊断和产品支持等方面开辟新的可能性。例如,用户可以选择让设备自动升级,或者允许全球范围的客户或开发商将他们的激光打标系统设计方案远程上传到系统中。

LEC是如何工作的

LEC的工作方式类似于iPod。在iPod中,你可以下载歌曲然后选择想要播放的歌曲,你可以无序播放这些歌曲,或是按照预设的列表来播放。

在LEC激光打标控制器中,工厂的员工可以从工厂网络中选择预先编程好的激光打标作业。工厂的工程师可以动态地接入控制板,来更改跟踪和可追溯性信息,例如日期、时间和批次,也可以接入生产数据库程序来更改打标信息。

控制板如何实现智能化

在IIOT领域,LEC的优势在于它能给制造商提供多种接入的方法(图2)。其中一个方法是使用应用程序接口(Application Programming Interface)或是远程API来输入和检索并取回信息。作为通信协议通道,远程API可以在LEC与PLC或工厂后台数据库之间实现信息交流。

Mecco Marking & Traceability公司的总裁David Sweet说:“从历史上看,打标系统一直不能直接与PLC进行通信。制造商面临的一个挑战就是将自动化零件打标融入他们的工序中。远程API的双向通信能力对我们来说非常关键。它使我们能够做到以前不能实现的事情:将客户的PLC可编程控制器与激光打标设备进行无缝连接。”

根据Sweet 介绍,Mecco 开发的EtherMark是一种以太网IP通信解决方案,能满足智能化制造的需求,有效简化了激光打标系统的自动化及其与工业物联网的通信。

Sweet表示:“这意味着,客户可以立即加载PLC中的配置文件,其中包含了常用的目标模型(或指令集),例如加载文件、发送动态信息,或是打标的x-y坐标位置。他们通过PLC可以在八分钟之内完成LEC的编程,节省数小时的编程时间。”

内置的远程API功能还能让制造商通过使用电脑、PLC或是其他连接设备来控制LEC。借助此功能,系统集成商设计的激光打标设备可以让工厂的工程师远程接入这些设备,同时还能以各种方式来操纵和控制数据,包括TCP/IP协议以及通过网络中的电脑、PLC或者智能手机/平板电脑发出的串口命令。

另一个巨大的优势是数据。由于远程API能实现信息交流,LEC因而能够收集数据,并在制造商需要做出一些关键决定时提供重要信息,例如是否增加第二班次,分析一条生产线的效率比另一条低的原因,或是在规定时间内打标了多少个小零件。

远程API 还能实现复杂的激光打标功能:例如一家制造商使用远程API来配合一条高速自动化玻璃瓶打标生产线。用一个摄像头来查证刚出炉的“热”瓶,一旦通过检查,就会将此信息以“是/否”或“0/1”的格式传递到LEC中。如果瓶子通过检验,它将被打标上一个递增的序列号和二维条码;如果它没有通过检验,它将被打标上一个“废品”代码。所有这一切都发生在几分之一秒内。

网络上的“节点”

智能激光打标控制板可以与工厂网络连接起来,就像你的打印机通过WIFI或以太网连接到家中的网络(图3)。通过控制网络中的多个激光打标控制板,制造商可以在多条生产线中同时实现产品或者零件的划片、切割、打标等工序,启动或停止进行中的作业,或是更换作业,甚至打标移动的零件。

当LEC检测到一台机器上有什么不妥时,它还可以向工厂经理发送通知。如果系统允许的话,工厂经理可以确定问题的根源并立即处理它,这一切都是通过使用他们的智能手机或平板电脑来以远程方式实现的。经营者和经理只需使用他们设备上的网络浏览器就可以查看机器的状态并控制它们。

不再需要电脑

借助智能激光控制板,系统集成商可以建立一个不需要电脑的激光打标系统;该系统安装在工厂车间或生产线上,只需简单地将其“插”入网络中就可以成为“智能”化生产环境中的一个部分了。因为LEC是一个“独立”的控制板,制造商可以不必加入一台个人电脑。现在这个控制板成为了智能化网络中的一个节点,能够在需要的时候与API通信,或是在准备好之前保持“沉默”。

Lanmark Controls看到了市场对智能激光打标系统的需求,因而开发出了这一高性能的LEC控制板,它可以无缝接入到新的自动化系统。实时通信、分析和使用数据,在整个工厂环境内的互联互通能力,如今这些都是制造商考虑的关键要素。Lanmark Control的新型“智能”LEC控制板是满足上述需求的出色选择。

◆ CHRIS OSKIRKO (coskirko@lanmarkcontrols.com)是Lanmark Controls公司(总部位于马萨诸塞州的Acton)主管市场和销售的副总裁。