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当前位置: 首页 > 新闻频道 > 中数网专稿 > CNC数字化标准的最新进展——基于OPC UA的开放标准umati
CNC数字化标准的最新进展——基于OPC UA的开放标准umati
来源:控制工程中文版   发表时间:2020/1/20 12:41:00  浏览次数:
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德国机床制造商协会(VDW)推出了面向全球机床用户的开放标准umati,该接口可以在不同控制系统的机器之间进行数据交换。

有通过标准接口在整个过程链中进行数据交换时, 工业4.0 所设想的全球互联网才能真正实现。德国机床制造商协会(VDW)正在开发一种开放的通用机床接口标准umati(universal machine tool interface),用于将机床连接到更高层级的信息技术(IT)系统。这将简化机床制造企业的数字化升级,并使更多中小型企业可以充分利用现代化生产环境。

面向机床用户的开放标准

在EMO汉诺威2019 国际机床工具展上,VDM 展示了该通用机床接口,通过第一个获得国际认可的OPC UA配套规范草案,将来自国内外制造商的50至100台机器连接起来。开放标准umati基于OPC UA,旨在确保来自配置不同控制系统的机器的数据,使用开放的、标准化的连接。

VDW 主席Heinz-Jürgen Prokop博士说:“这是一种创新,可以让计算机数控行业长期受益。长期以来,数字化一直是机器制造商日常业务的一部分。企业对umati 标准和应用充满了期望。”

机床制造商Profiroll Technologies董事总经理Stephan Kohlsmann 博士说:“我们专注于分析机器数据,以在确保过程可靠性的同时实现更好的公差。我们开发了一种具备硬补偿系统的智能机器,用于消除过程进料中的波动。由于内部用于软件开发的资源是有限的,我们尚未对机器状态数据进行大规模的处理。现在,在VDW 框架内,我们可以基于umati 标准开展进一步的工作。”

用户对零部件数据、机器状态以及生产数量等信息的需求越来越多。机床制造商更清楚运营商对哪些信息感兴趣,因此在制定标准(与控制制造商兼容)方面,它们更了解用户的需求。各种机床的运行人员期望以统一的情境、周期和格式接收所需的数据。然后,他们就可以只需专注于特定的、标准化的数据存储和处理。这是一个巨大的进步。

统一定义的参数(在OPC UA 配套规范中描述和发布)起着关键作用。基于OPC UA 标准的umati 是一项用于机床的接口标准。这项技术允许在机床上设置OPC UA 服务器,该服务器可建立umati 信息模型。通过该信息模型提供OPC UA 数据,呈现出机床识别信息、当前状态或生产程序等信息。

作为一种通用接口,umati 可便捷安全地把机床和设备无缝连接到客户端或用户端的IT 生态系统中去,用于机床与生产环境内外围的IT 系统的连接。使用umati 可简化机器与客户IT 基础设施的连接并降低其费用,减轻人力资源负担,提高项目实施速度和降低成本。umati 是一种开放式、可自由支配使用的标准,在自己产品的OPC UA 中使用umati 配套规范不需额外增加许可费用。umati 支持机床生产商和用户的特定扩展,提供的规范不仅适用于德国,还支持全球的用户。

设置用于机床的标准umati 接口。图片来源:VDM

适应市场标准的灵活性

在实施统一的OPC 标准时,各个行业需要应对不同的挑战。特定的行业标准对于OPC UA 非常重要,甚至是无法避免的。行业之间的差异太大了。某些制造商或客户特定的数据要求无法标准化。能适用于所有行业的标准,应涵盖各行业之间的公共部分。VDW 协会的Alexander Broos 博士认为,此过程需要各方参与者在实现共同目标方面有一定灵活性,尽可能制定可以普遍应用的标准。大家需要共同努力,以快速实现这一目标。

目前,VDM 正在积极制定umat i 1.0(第一个协调标准化语义系统)及其实现规范。与实际使用案例中的软件一样,必须对其进行不断的完善。据Broos 博士介绍,未来将会推出umati 1.1 或umati 2.0,或者针对特定行业增加特定需求,例如激光处理或木工行业。将其付诸实践是一个复杂的过程。具体而言,这意味着在相对较短的时间内对变更做出响应,并在必要时进行更新。在标准化领域中,这通常并不常见。必须及时处理各种棘手的问题,例如如何实现向下兼容性,或者在新建设施中如何连接机器等。

除了主要的机床制造商之外,VDM 还邀请了其它重要的机床计算机数控(CNC)和自动化供应商:贝加莱自动化和三菱电机最近与倍福、博世力士乐、发那科、海德汉和西门子一同加入进来。新成立的OPC UA 联合工作组已开始运作,负责在整个行业中与机器制造商、供应商和客户进行合作。

早在2006 年, 美国机械制造技术协会(AMT)就提出了数控设备互联通讯协议MTConnect,用于机床设备的互联互通。目前,各大数控设备制造商都使用各自的专有语言,而这已经不能满足客户日益增高的要求。umati 的应运而生为机床制造商提供了一种通用接口,可便捷安全地把机床和设备无缝连接到客户端或用户端的IT生态系统中去,使机床与生产环境内外围的IT系统连接更容易。

umati和MTConnect 都是开放接口。据Broos 博士介绍,umati 完全基于可自由配置的OPC UA 通信平台。OPC UA 提供了一个框架,用于调节机器之间的通讯。通过在OPC UA 配套规范中描述参数,可以单独调节通信的精确内容,这就像是一种“字典”。umati和MTConnect 正在协调开发统一的“字典”。但是,在实现方面仍存在一些差异。umati 正努力将机床行业的特殊知识转换为语义和信息模型。

数控软件集成的进步

机床、照料机器人和坐标测量机,

使用MTConnect通信标准来协调活动。

发那科展示了改进的高分辨率3D 模型CNC 加工仿真。软件使检测程序错误更容易。图片来源:发那科

西门子CNC Sinumerik828D 4.8 版本的操作系统中,提供了对机身和组件的防撞保护,以及对整个机器、工具和工件的保护。图片来源:西门子

关键概念:

■ VDW和OPC基金会正在帮助制定机床行业的数字化标准接口。

■使用umati 可简化机器与客户方IT基础设施的连接并降低其费用。

思考一下:

您的机器,彼此之间以及与更高层级的系统,是否能够进行有效的通信?

本文来自于《控制工程中文版》(CONTROL ENGINEERING China )2019年11-12月刊《封面故事》栏目,原标题为:CNC数字化标准的最新进展

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