工程师故事—自动化项目逐步向数字化方向转变

        工业自动化的发展正在经历一场变革，传统的工业自动化在新的IT技术的推动下，正在探索新的发展方向，而对于这个新的方向，目前西门子给出的答案是数字化。

        按照之前的理解，数字化是传统的工业自动化向着满足快速、高效、节能的生产控制系统发展的一个目标。具体实现的方式是通过数字化的软件，将原来自动化产线制造、集成、生产的实际过程变成虚拟的过程，通过虚拟调试，使得未来的产线能够以“虚拟现实”的方式呈现在人们面前。这种方式甚至可以实现整条产线、整个工厂的生产过程的模拟，大大节省了企业前期调试的成本。同时，这种方式还能模拟生产过程中可能出现的各种情况，使人们在实际产线或者设备在真正的被制造之前，就已经对设备的各种动作有了全面的测试和了解。

        但这种方式是否能够真正满足未来自动化生产的需要？是否能真正带来益处？这是否是真正可以实现的目标，这个目标什么时候可以实现？

        这里，我介绍几个小的应用实例，供大家探讨。

虚拟调试

西门子为用户设计制造一个设备Demo，该设备Demo机械部分包括传送带、机械手臂（图1）。

图1 设备Demo

        在整个Demo设计的过程中，采用了虚拟调试的方法。

        首先，除了机械部分的设计外，设备动作设计采用了NX  MCD软件，对整个设备的动作和工艺进行了模拟仿真，发现其中的错误可以及时改正。

        接下来，对于控制器系统的设计和调试，均采用PLC SIM Advance软件进行模拟调试（图2）。

图2 PLCSIM Advance 仿真程序

        此时，可以通过软件对PLC控制程序以及画面进行调试。这里的仿真软件可以代替真实的PLC硬件，可以在没有PLC硬件的情况下，随时随地的进行程序的仿真调试。

        同时，还可以将该PLC程序仿真与MCD仿真进行连接，通过PLC程序来控制MCD中设备的动作（图3）。

图3 PLC仿真程序与MCD仿真程序互连

        通过这样的关联，几乎可以对设备进行实际的调试了，只不过整个过程都是在软件环境下实现的，但效果跟实际的设备几乎完全一样。

        由于采用了虚拟调试的方法，在机械部件被设计出来之后，在制造的过程中，整个设备的控制程序就已经可以进行编制和调试了。而且，无论是机械部分还是程序部分，都大大减少了实际设备的错误率。根据我们同事的介绍，他们整个项目的设计过程（包括机械硬件、软件程序）大概持续了半年，但在现场进行设备零部件组装以及程序调试的时间总共花了2周左右，这其中还包括了机器手臂的调试。

数字化Pump App on MindSphere

现场正常工作的设备，可以通过特定数据的采集，对设备的运行状态进行评估，对可能出现的故障进行提前预判，从而避免事故的发生，防止出现更严重的损坏或者损失。

这里举个对现场的Pump进行预维护的一个应用实例（图4）。

图4 Digital Pump App

        通过相应的数据采集，可以对现场设备的运行状态、效率等参数进行详尽的记录和分析，而访问这些数据，则是通过Web的方式即可（图5）。

图5 现场数据分析结果

考虑到设备可能位于不同地点，甚至遍布全球，另外，考虑到数据的存储方便，这里将采集到的数据通过PLC上传至西门子MindSphere云端。

图6 PLC数据上传至云端

        而最近，西门子已经与阿里云达成协议，未来将MindSphere部署于阿里云，为广大国内用户提供基于云端的应用服务。

        通过这两个小的应用实例，大家是否已经感受到数字化的脚步在慢慢临近，是否体会到工业自动化的数字化变革所带来的变化？而这些变化将会如何引导工业自动化发展的方向，最终如何实现智能化制造？可以谈谈您的看法！