自动化设备维护方式的革命
随着工业4.0的深化改革;以机器人带头的工业也正在如火如荼的进行中;
在自动化立体库中(AS/RS),最常见的设备:
1.输送机(CV)
2.堆垛机(SRM)
3.穿梭车(RGV)
4.自动牵引小车(AGV)等;
尤其是输送机,国内雨后春笋般的出现了很多输送机厂家;
因为输送机的使用需求量巨大,同时相对技术门槛也最低;
这就导致竞争白热化;
结果就是那些规模性公司,通过规模化生产降低成本,从而项目来不及去实施;
而那些实力相对弱一些的公司,就很难去抢占市场;
中国的市场,价格的优势,往往在竞争中是立竿见影的,只要你的东西基本勉强能正常使用;
如果降低成本,那是方方面面的;
靠管理,靠合理利用原材料,这些话人人都会说,都很虚;
一个公司的管理的问题,不是一朝一夕能改变的;
想合理使用每一寸钢材,那也不是一个容易的事情;
现在这个时代,什么成本高,人力成本;
人力成本:
主要体现在安装和调试上;
如果把安装和调试 这两块节约下来,收益是非常可观的:
1.可以节约现场时间,有限的人员可以用来做更多的项目;
2.简化了安装和调试,对现场施工人员可以降低要求,提高招工人员的范围;
先说输送机:
很多项目现场,尤其是调试阶段,输送线上,没隔几段输送线,都要密密麻麻的安装上手动盒;
为什么要手动盒,因为设备总会有点故障的,或者设备本身没问题,货物放的不整齐,托盘质量不过关等等;都会导致输送机卡托盘,顶升超时等问题;
但是手动盒上全是那种拨码开关;操作起来好牛叉,全是靠0-1拨码开关来控制;
让我想起一个笑话,一个牛人,用电话线拨号,在键盘上拼命的不停敲0,1,搞了几天几夜,写出了一个windows98;
虽然理论上信号和逻辑处理都是基于0-1的(很多年前听说日本要搞DNA靠生物细菌做的计算机,代替现在传统硅电路0-1方式,速度快1万倍,耗电少很多,不占用很大的机房,而且能够DNA自修复,不知道进展怎样了),但是人机这样操作,那不都是科学家大神级别的人做的吗?
从我们做软件的人员的角度来说,感觉不是不好:
1.用户体验差: 搞得像几百年前瓦特时代蒸汽机似的,全是一个个小的操作杆;没有用户体验可言;
2.成本高 : 一个项目动辄几百段输送机,再想约成本,也要每隔几段加上一个相对便宜国产异步电机;
这样电机也要数百个,每个电机都要有拨码开关对应;那就需要在PLC模块上多上数百个输入信号点,
多上数百个接线,这个接线往往横跨数公里;PLC输入模块成本和接线的硬件成本也不是关键,
关键要有人去布线,布线还要做的漂亮,否者客户搞不好要让你重做,一般什么都不太懂的客户,最关心你的
接线是否整齐; 非专业人士,还常常布线接错,几百根信号线,想一次性接对,确实有难度;一旦一个错了,
排查起来也要花时间;而且很多公司为了节约成本,用的人也基本是都什么都不太懂的刚走出技校的童工,而且人员投入也少,
搞得这些施工人员在现在超负荷工作,头昏眼花,出错返工的概率也高;
3. 安全性: 虽然不是专业人士,但是个人感觉不安全,想想上海的地铁二号线都能夹死人,就算人家抢地铁,又怎样,难道地铁门没有三道以上
的安全保护措施吗?比如光电,闭合处的橡胶内的传感器,最后一道压力阈值,这些外行都想到的,专家不会不考虑的;
想想手动盒安装的位置吧,都是紧靠着输送机的,而且一般都安装的很低,操作的时候要弯腰或半蹲,很不舒服;
有些客户为了节约成本,会使用一些退休或濒临退休的中老年人去做维护,让他们蹲着,做着这样需要心灵手巧反应快的操作,
确实有难度,而且具有身体上的危险性;
再看看输送机上放到是什么? 都是重重的满载货物的托盘,都动辄数吨重; 打手动的时候,操作不好,托盘搞不好会掉下来,
那十几个拨码开关,驾驭起来很生疏,特别是托盘在输送线上切换的时候,要同时 拨码两个连续的同方向,万一不小心,一个拨正向, 一个拨反向, 托盘就会扭曲,你又紧挨着输送机半蹲着操作着,托盘掉下来砸到你,不是没有可能的;
如果一下砸死就算了,砸个残废就 痛苦大了; 再说自己出了事故,还要连累公司或客户,万一公司或客户正在准备上市,就为事故失去机会就损失大了;
当然托盘直接掉下来的可能性虽然不是很高,但是由于拨码开关操作的复杂性,导致出差概率高,托盘输送机间切换容易不同步,
导致托盘上箱子掉下来砸伤操作员的概率还是有的;
那么如何解决呢?
考虑到拨码开关这种古老的操作确实麻烦,有的公司,就想把手动操作放在电控柜的触摸屏上, 这确实是个很大的进步,
但是触摸屏不是移动的,如果范围很大,不可能间隔大老远的操作;
有些公司做了些改进,就是触摸屏可以做移动的,输送机下面分布一些网线接口;哪里出问题了,就把触屏拿过去,接上去处理;
这样用户体验就好多了,比如要两个电机同时前进,就可以用两个指头同时按住两个前进按钮,指头一松开,电机就停转;
安全性也高了很多,可以距离输送线一段距离了,不需要紧挨着危险的输送机操作了,也不要半蹲着那种痛苦的姿势了;
当然,网线确实太麻烦,现在plc的触屏应该也很先进,应该有wifi的,只是没见过;
方法是不错:
个人感觉有4个缺点:
1.有点复杂的输送线,把监控图花在PLC触屏上还是有点复杂的,而且好像一般都不是矢量图,
不能放大缩小(也许有,只不过没见过),如果不能放大缩小,操作起来很不方便的,有的时候操作局部的时候,需要放大;
查看总情况的时候,又要缩小; 为了明显正反转效果,最好还要用彩色屏;硬件成本和开发成本都不低;
2.如果现场大了,线体出问题的频率高了,可能有多个屏,万一两个维护人员同时操作,万一第二个人不小心操作了第一个人
正在操作的电机,这就会让第一个人失去控制,导致托盘翻下来的风险;
3. 信号稳定性,如果是基于网线的,经常插拔维护,很容易导致网线接口松动,信号不是很稳定,万一操作的时候,
手指点中按钮输出Y信号给电机旋转;当手指放开的时候,网线断了,这时候清除Y点给电机停止信号可能就送不过去,导致电机停不下来;
同样,如果基于wifi同样有这个问题;
4.操作日志很重要,触摸上很难做日志的集中采集,顶多是记录在触屏本地;不方便和信息系统对接;
作为做上位调度系统;很自然的想到了目前火热的手机互联网;雷军站在猪都会飞的风口上,短短几年把手机做到了几乎国内最大销量;
现在的山寨android手机或平板,不到500元的成本,都是目前的顶级配置了,如4核cpu,64G内存;
当然也不用那么寒碜,就算用上高大上的ipad,也不过3千多的成本,远远低于plc的高端触屏;
我的开发思路是这样:
1.做一个好的图形配置框架,能够让“文盲”就能配置出各种输送机形状,各个输送机的电机的正反转停止的Y输出地址,也是跟着自动配置;
2.平板或手机不直接控制 plc的Y输出点,而是通过电脑的WCS做中转;WCS和电脑是固定连接的,网线不会拔来拔去,相对比较稳定;
3.平板发出Y点的控制信号给电脑WCS的时候,是通过socket直接通讯方式;
给的信号有3个信息: Y的地址,延时时间,清除值; 让Y001置成1,那么就给: Y001=1,0.5,0;意思是给Y001设置成1,0.5秒后清零;
为什么这样设计,就考虑到平板信号的稳定性,万一wifi不稳定,可以及时断开;
所以当你用按钮安装平板监控图上的电机正转按钮的时候,平板会每隔200ms给wcs发出一次信号;万一信号不及时送达,wcs发现0.5秒后
接受不到该Y点的新的信号,就强制断开; 当手指一旦松开,就直接给:Y001=0; 就算手指松开按钮的信号没收到,也问题不大,延时0.5秒也会自动断开,这样就双保险了;
当然搞plc的工程师肯定会说,通过电脑直接控制Y点电机运行是有危险的; 难道手动盒直接控制危险就不高吗?不谈人身危险,比如操作拨码开关的时候,
不慎把线头弄断,或者多次拨码, 导致盒子内部的其他接线松动,导致其他拨码控制失灵,或者连接plc的那头线头松动,或中转接线处的线头松动,
都有可能,每个现场基本都有老鼠,信号线被老鼠咬断的概率也不低(当然网线也有可能被老鼠咬坏,但是网线坏了,通讯就会断开,WCS会立马发现问题的) 这些平时发现不了,有可能手动操作一半的时候发生了,也许正在操作员困惑的时候,托盘就掉下来把他砸伤了;
4. 万一有多个操作员,同时操作,但是他们都是把信号传给WCS统一处理的,所以WCS可以判断是否有多人控制同一个Y点信号,
这样万一第二个人不小心操作了第一个的输送机的手动位置,WCS也会直接告诉第二个的平板上,不可操作的提示框;
5.手动操作,都需要用户名和密码登陆到平板,然后所操作的Y点的内容,操作时间,操作人编号都会详细记录,便于做维护管理;
这些数据可以用来给客户做绩效考核,也可以给供应商分析维护数据,从来来判断那些地方有问题,需要改造;
6. 手动操作,平板代替plc做正常的数据跟踪,一般在手动模式下, plc就释放所有控制逻辑,包括条码的跟踪;
所有每次手动操作完以后,还要人为修复跟踪数据;但是如果平板做,照样可以根据光电和电机的两个Y输出信号做条码的跟踪处理;
这样就大大简化了维护工作,使硬件维护和信息跟踪校正一气呵成;
再说堆垛机:
国内的堆垛机同样竞争很激烈;有的公司把手动操作盒做的很简单,就几个按钮;
有的做的很漂亮,有很大的操作屏,很粗的电缆线;这些都不错;
成本我不清楚,但是安全性,作为外行,感觉不太安全;
因为要把手动盒接到巷道内的堆垛机主体机柜上;维护的时候,人就像牵驴一样,拖着一根绳子,牵着堆垛机跑;
堆垛机出问题的时候,你要走到巷道内部,里面都是高耸林立的堆满了货位,万一你在手动调整堆垛机的时候,
周围货架上面的货物晃动或堆垛机货叉的货物晃动,
掉点下来,砸到自己,如果一下子砸死就算了,万一不慎砸成傻子,还要给国家带来负担;
如果用平板,那人身安全就好一点了,虽然也要进入巷道,但是可以不要紧挨着堆垛机立柱了,可以选择一个离它不远的
相对安全的位置在平板上操作走形,伸叉;
和上面输送机说的一样,这些维护信号同样采集起来,供客户做绩效考核和供应商做数据故障分析;
有些国内的厂家比较大胆,为了节约成本,直接在机体上挂一个几百块的那种无线wifi模块,
其实用下来,我感觉也挺稳定的,这个就和输送机一样,直接通过wcs中转控制;
当然有些堆垛机主机不提供网络TCP/IP通讯的;
相对保守,主要怕无线网络不稳定,不敢在主机上直接做通讯的(一般在地上柜和主机做光通讯,上位和地上柜做TCP/IP网线通讯);
为了成本,可以尝试用蓝牙模块,专门给单机维护使用,不过感觉蓝牙没有tcp/ip稳定;
但是这都不是问题,可以在plc里通过程序控制:
不管水平/垂直走行,还是货叉左右伸展; 平板可以不直接控制Y输出;而是控制plc的M点,在手动模式下,plc把M点的数据转给Y点;
但是平板要不停的修改M点的值(比如M=1~255循环表示置Y=1;M=0则Y=0),这样电控认为在持续控制Y输出,一旦M点半秒内不发生变化,
电控就把Y点强制清零; 这样就算平板通讯不稳定断了,货叉走行或立柱走行都能及时停止;
当然如果直接通过蓝牙控制,可能平板就不经过WCS中转了,直接通过蓝牙这个无线串口模块控制,这就导致万一多人同时操作不好做互锁控制,
不过蓝牙本身也只能连接一个
当然,以上是我一点不成熟的想法,有些小公司,急需降低成本的,可以往这方便创新一下;
对于高大上的企业,应该不会考虑这些雕虫小技的;
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