智能工廠(chǎng)、工業(yè)4.0和自控生產(chǎn)——當前機械工程部門(mén)正在憧憬種種美好的未來(lái)。創(chuàng )新步伐和不斷縮短的研發(fā)時(shí)間正在全球競爭中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。為了簡(jiǎn)化工程流程并增加單個(gè)組件的可重用性，設計工程師們正在關(guān)注機械的模塊化設計，即機電一體化方法。 

企業(yè)在研發(fā)新的設備和機械時(shí)，機電一體化方法是一個(gè)成功因素。機電一體化這一術(shù)語(yǔ)正體現了機械和電子領(lǐng)域的相互作用。根據機電一體化方法構建的系統本質(zhì)上是由模塊組成的。每個(gè)模塊都包括傳感器、執行機構、信息處理和一個(gè)機械基礎系統（液壓和/或氣動(dòng)）。  

中、長(cháng)期來(lái)看，在面對挑戰時(shí)，只有嚴格、跨學(xué)科的“模塊化思維”才能帶來(lái)成功?？刂葡到y在此發(fā)揮關(guān)鍵作用，一定會(huì )為機電一體化方法提供支持。這就是目前的系統已經(jīng)達到極限的地方。一方面，雖然可以創(chuàng )建軟件模塊，但如果采用強力的、集中式控制系統執行這些模塊，單個(gè)模塊的調試將變得非常復雜。另一方面，可以采用本地控制系統實(shí)現模塊自動(dòng)化，但這需要付出額外投入來(lái)建立通信機制。所以控制單元的數量和布局最好以機器的整體機電一體化設計為基礎。通常在設計之前必須解決這些問(wèn)題，以避免因為后續更改而需要付出的巨大代價(jià)。

皮爾磁公司提供的PSS 4000自動(dòng)化系統為這一領(lǐng)域開(kāi)拓了新的可能性。因為該系統具有分散式結構，所以在設計階段，可以延遲做出選擇適合設計和控制結構的可編程邏輯控制器等決定。 因此設計工程師可以專(zhuān)注于設計過(guò)程所需組件，而性能和結構等問(wèn)題可以稍后考慮。在傳統的自動(dòng)化技術(shù)中，獨立的、集中式控制系統監控設備或機械并處理所有信號，而PSS 4000在使得控制功能持續被分配。 

具體來(lái)說(shuō)，PSS 4000自動(dòng)化系統包括硬件組件和軟件組件，例如實(shí)時(shí)的以太網(wǎng)SafetyNET p和各種用于不同領(lǐng)域的程序編輯器，還帶有應用型功能塊。硬件包括各種性能等級的控制系統。通過(guò)以太網(wǎng)，可以交換并同步過(guò)程或控制數據、故障保護數據和診斷信息。通過(guò)始終合并安全和自動(dòng)化功能，可以降低通信領(lǐng)域的復雜性，且可以同時(shí)優(yōu)化成本。 

除此之外，在處理各個(gè)程序段的位置，控制功能不受其影響。操作員不需要操作集中式控制系統，而是操作集中式項目中的分散于運行時(shí)間內的用戶(hù)程序。 

模塊化是機電一體化操作的基礎 

皮爾磁自動(dòng)化套件PAS4000適用于PSS 4000自動(dòng)化系統中的軟件編輯器。這一工具的一個(gè)關(guān)鍵方面是模塊化：從基本功能中創(chuàng )建元件，元件繼而用于創(chuàng )建模塊，而模塊被用來(lái)創(chuàng )建設備和機械，所有這些僅通過(guò)分層塊嵌套就可以實(shí)現?；竟δ?、元件和模塊構成了軟件開(kāi)發(fā)的基礎，憑借其密封和面向對象的特點(diǎn)，它們適合作為軟件組件重復使用。 

皮爾磁公司也可以提供包含最常見(jiàn)的基本功能、元件和模塊的軟件庫，從而為該程序提供支持。從軟件庫中選擇現成的組件本身并不新鮮。PAS4000的一個(gè)特別之處在于這些組件已被賦予了“屬性”。這使得輕松設置所需功能的參數成為可能。就功能標準化而言，這是一個(gè)特別的優(yōu)勢：以前用戶(hù)必須考慮一個(gè)功能塊中可以放入多少功能，同時(shí)卻不會(huì )對清晰度造成不良影響。 事實(shí)上，結果要么是大量的功能塊，要么是帶有大量參數的數量過(guò)少的功能塊。采用PAS4000后，結果就不同了。在這里用戶(hù)可以創(chuàng )建其首選組件，建立適應其應用的用戶(hù)級；隨后可以用此選擇各種功能。結果，功能唯有以參數的方式才可見(jiàn)；組件本身不再復雜，用戶(hù)也易于管理。

并行工程

使用組件還有一個(gè)優(yōu)勢：編程和硬件設計可以分開(kāi)而且二者可以并行進(jìn)行，而不是像以前那樣依次進(jìn)行。而常見(jiàn)的做法是，只有確定機械規范且初始電路圖可用時(shí)，才進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)。如果您按照機電一體化進(jìn)行思考和設計，這些過(guò)程可以分開(kāi)且并行進(jìn)行。只要通過(guò)在軟件庫中創(chuàng )建組件對機器功能進(jìn)行標準化，僅用一些初始信息就可以最終設計您想建立的機器總體結構。之后可通過(guò)單個(gè)屬性設置組件的詳細功能?？蓮乃袡C能的初始項目許可中大體推斷出機器所需的組件?？赏ㄟ^(guò)屬性回顧性地定義詳細功能。 

模塊通信 

在現代的機器網(wǎng)絡(luò )中，用戶(hù)之間建立并保持通信需要進(jìn)行相當多的工作。如果您考慮到機電一體化模塊也是硬件模塊，并且因此每個(gè)模塊中都包括控制智能化，那么模塊之間或者更準確地說(shuō)模塊控制系統之間的通信，將是一個(gè)主要問(wèn)題。 

使用PSS 4000后，通信設置將不再明示，而是暗示。首先，所有網(wǎng)絡(luò )用戶(hù)都可以平等地知曉并使用所有信息。

其次，控制模塊和單個(gè)模塊的通信信道將被整個(gè)項目組知曉并且可由PSS 4000根據賦值（例如程序分配）單獨進(jìn)行設置。

綜述

機電一體化方法對控制解決方案提出了更高的要求。這是因為單個(gè)設備零件的變化在控制層面有深遠影響，因為控制系統中心點(diǎn)的程序結構需要修改。這正解釋了為什么未來(lái)的自動(dòng)化需要特定的解決方案，這些方案既要能夠分配控制智能并確保多個(gè)控制系統之間的聯(lián)網(wǎng)要繼續簡(jiǎn)便可行，以便于用戶(hù)進(jìn)行處理。 

如果您檢查機器的生命周期，機電一體化方法的優(yōu)勢將顯而易見(jiàn)，特別是在設計和調試階段。

PSS 4000自動(dòng)化系統既使用戶(hù)得到分散式控制結構的好處，同時(shí)又沒(méi)有增加硬件和軟件處理的復雜度。

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