研華科技，2016年6月—為了提高生產(chǎn)效率與產(chǎn)品良率，越來(lái)越多的制造企業(yè)開(kāi)始引進(jìn)具有高 效、持久及高精的機器人應用，在汽車(chē)、面板、晶圓、金屬、化工、塑料、食品等領(lǐng)域，工業(yè)機器手臂都在工廠(chǎng)內扮演著(zhù)不可或缺的關(guān)鍵角色。然而，當數量眾多的 機器手臂被導入自動(dòng)化生產(chǎn)作業(yè)流程時(shí)，設備突發(fā)故障卻成為影響產(chǎn)能的一大隱患，特別是對需要24小時(shí)不停機生產(chǎn)的高科技廠(chǎng)商而言，任何一條生產(chǎn)線(xiàn)的停擺都將造成莫大的損失。因此，通過(guò)傳感器來(lái)收集機器手臂信息以提前發(fā)現潛在問(wèn)題已成為提升產(chǎn)能穩定度的重要一環(huán)。

項目介紹

預防性維護措施大多需要高速且大量地收集模擬信號，且需滿(mǎn)足如高效運算、現場(chǎng)存儲與分布式I/O配置等需求，故一般功能簡(jiǎn)易且封閉式的可編程自動(dòng)化控制器（PLC）很難肩負重任；而機器手臂原廠(chǎng)的監管軟件價(jià)格昂貴，更讓制造廠(chǎng)商望而卻步。令人欣喜的是，研華根據工廠(chǎng)實(shí)況通過(guò)PC-based的APAX系列可編程自動(dòng)化控制器（PAC）與模塊化的各類(lèi)感測模塊客制化符合廠(chǎng)端所需的機器手臂監測方案，同時(shí)使現場(chǎng)收集的信息輕松與廠(chǎng)商自行開(kāi)發(fā)的廠(chǎng)務(wù)系統無(wú)縫整合，從而以最具成本效益的方式達到實(shí)時(shí)監診與預防保養的目的。

系統需求

對于高科技面板制造業(yè)而言，玻璃基板重且易碎,機 器手臂就成為其在生產(chǎn)線(xiàn)取放的得力干將，如全球知名臺灣面板制造企業(yè)在全臺超過(guò)十座的工廠(chǎng)內，以六千支的機器手臂來(lái)執行搬運與傳遞物料等作業(yè)，但其維護保 養一般待到機器手臂完全故障才維修，或是等到年檢時(shí)才檢修。如此操作不僅無(wú)法充分掌握機器手臂的「健康」狀況，且一旦突發(fā)故障，輕則使產(chǎn)線(xiàn)停止運轉，重則 導致產(chǎn)能不足而無(wú)法如期交貨。因此該公司開(kāi)始尋找可預防-或預警故障發(fā)生的設備監測解決方案，以便在機器輕微異常時(shí)立即安排檢修，以?xún)?yōu)化機器手臂的使用效 率并降低維護成本。

由于生產(chǎn)面板需要多達數百道工序，目前該公司于每條生產(chǎn)線(xiàn)均安裝了至少數十支機器手臂，而機器手臂的異常狀況則可經(jīng)由比對提早預防，這也要求設備監測解決方案必須滿(mǎn)足每秒1000筆 的模擬量信號高速采集以保證準確記錄設備狀態(tài)。其次，由于所有收集的現場(chǎng)信號需要回傳至中控室進(jìn)行監控管理與數據分析，為避免龐大數據長(cháng)時(shí)間占用網(wǎng)絡(luò )帶 寬，且監測系統必須扮演中繼站的角色提供數據存儲功能，實(shí)現系統定時(shí)數據收集。再則，雖然工廠(chǎng)面積大且產(chǎn)線(xiàn)分散，但產(chǎn)線(xiàn)額外容納新設備的空間相當有限，所 以分布式的數據采集與精簡(jiǎn)化的硬件配置也是本項目必須考慮的重點(diǎn)。

系統概述

研華以APAX-5000系列PAC控制器搭配模擬量輸入模塊與分布式工業(yè)以太網(wǎng)總線(xiàn)所規劃出的機器手臂監測與預防保養解決方案，可滿(mǎn)足該面板制造企業(yè)高速采集數據的需求。其中，所選的研華APAX-5580控制器曾在第十四屆中國自動(dòng)化年度評選中斬獲“2016年中國自動(dòng)化創(chuàng )新產(chǎn)品獎”,內建Intel處理器的APAX-5580不但是一臺可提供高效運算的工業(yè)計算機，也是一款可靈活整合各種I/O模塊的控制平臺。此外,通過(guò)12通道模擬量輸入模塊APAX-5017H來(lái)連接六軸機器手臂上的傳感器（Current Transformer），APAX-5580可以將APAX-5017H模塊收集的模擬量信號暫存于內部硬盤(pán)內，而中控室的監測系統則可通過(guò)工廠(chǎng)內部網(wǎng)絡(luò )和用戶(hù)設定的時(shí)間（每隔五分鐘或每隔十分鐘）定時(shí)收集工業(yè)計算機內的數據，以利用詳細的電流變化分析機械手臂是否存在異常。

不同于傳統PLC只能處理簡(jiǎn)單邏輯的功能，APAX-5580是集多種功能于一身的PAC控制器，高速數據處理、大容量?jì)却媾c儲存空間、支持標準以太網(wǎng)絡(luò )接口、可擴展多規格模塊等功讓其足以擔負數據網(wǎng)關(guān)的重要任務(wù)，并以分布式架構來(lái)收集前端大量的模擬量信號；PC-based的開(kāi)放式環(huán)境還能輕松地讓使用者在PC架構下與其所開(kāi)發(fā)的應用軟件順利整合；而緊湊式外型與無(wú)風(fēng)扇設計也使APAX-5580非常適合在空間有限的工廠(chǎng)環(huán)境中應用。精簡(jiǎn)硬件數量方面，研華則利用了雙插槽背板模塊APAX-5002來(lái)提供菊花鏈（Daisy Chain）工業(yè)以太網(wǎng)連接功能，以擴展多個(gè)模擬量輸入模塊APAX-5017H，既省下額外的其他設備（如：交換機）的費用，也同時(shí)讓機器手臂監測解決方案以最少的硬件成本發(fā)揮最大的系統經(jīng)濟效益。

專(zhuān)案導入

系統架構圖

機器手臂檢測與預防保養解決方案系統架構圖

結論 

研 華在設備監診與預防保養領(lǐng)域擁有多年的豐富經(jīng)驗，并已為眾多半導體與高科技大廠(chǎng)導入了相關(guān)解決方案。以該面板制造企業(yè)為例，原廠(chǎng)房?jì)鹊臋C臺監診系統就使用 了研華的方案，因此當該公司決定為機器手臂導入監測系統時(shí)也第一時(shí)間尋求研華的協(xié)助。在此套解決方案還在測試階段時(shí)，就曾精準的發(fā)現異常電流信號，不日機 器手臂確實(shí)出現無(wú)法正常運作的狀況，這也使該面板制造企業(yè)更堅信導入此設備監測系統的必要性。此外,相較于因大量舊設備使用至報廢導致以高額成本添置新設備的做法，加值預警系統所需維護費僅占整組機器手臂不到一成的更新費用，這等同于讓廠(chǎng)商省下了高額的設備更新成本。目前該公司中科廠(chǎng)區的廠(chǎng)房已利用研華監測解決方案監控超過(guò)300支機器手臂，與此同時(shí),該制造企業(yè)也在計劃分批次在其他廠(chǎng)房?jì)冉ㄖ猛瑯拥南到y以達到全面監測的效果。

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