移動設備無處不在
每天,我們的生活周邊都離不開這些大型裝備的身影,谷物的種植、除草、施肥、收割、秸稈成卷,在城市里包括大樓的建設挖掘、旋挖鉆、樁基、混凝土、塔吊等,而在道路方面則由大量的挖掘、裝載、混凝土、瀝青攪拌與攤鋪、壓路機,包括市政日常的銑路,登高、清潔,也有緊急狀態下的消防車等,移動類設備在我們的生活中無處不在。
農業、建筑與工程、市政工程這些領域,都與我們的日常生活、居住、城市生活建設緊密相關。農業現代化、更美好便捷的城市生活、高品質的居住條件,這一切都來自于大量的工程類設備的應用,這些設備的共同特點是“移動”—不像生產線設備在車間的屋頂之下,這些帶有輪子/履帶的設備,生存在極其惡劣的環境里。
圖1-廣泛在我們身邊的移動裝備
嚴苛環境下工作的大家伙
就像挖掘機經常要工作在泥潭里,而筑路設備都得反復振動,而油污、冷凝,夏天的高溫、冬天在北方的嚴寒地帶,這些移動的設備依然要良好工作,而且,他們有時候會肩負非常危險的環境中執行搶險救災任務,就像消防車出現在火場—他們需要高速響應能力,因為時間關乎生命,而挖掘機出現在地震災區一樣。
圖2-移動裝備嚴苛的工作環境
在傳統上,這些大家伙似乎都是轟鳴中,像巨無霸一樣的展現著“鋼鐵魅力”,人們就想著他們似乎并不像舞者的輕盈,或者反應不是那么迅速,因為他們看上去像個“傻大個”一樣。
其實,了解他們的人,都知道,這些移動裝備有著非常高的智能水平,他們的自動化程度也是非常高的,他們除了外表粗狂,其實內心一樣秀麗,因為,與工廠生產講求效率是一樣的,高效的機器與生產效率緊密相關,他們對控制器有著一樣智能的需求。
量體裁衣的控制器
早在2010年,貝加萊就已經投入了移動自動化領域,這個家伙就是X90移動自動化,它的外觀棱角分明,硬朗形體又散發精致容顏,采用鋁合金壓鑄外殼,內部的減震細節設計使得它可以承受5g的振動沖擊,IP69K防護等級,承受在泥濘、粉塵環境下的工作,并且它還獲得了船級社認證,確保它能夠在鹽霧侵蝕的環境下工作。
貝加萊X90移動裝備控制器
嚴寒與酷暑不能阻止它的辛勤工作,零下40~85攝氏度的工作溫度下,它也能可靠運行。由于移動設備通常需要采用直流供電,因此它的I/O配置都是滿足這個行業的9-32VDC電壓范圍需求的,包括連接器都是快速插接應用設計。
圖4-貝加萊移動裝備HMI
完整硬件架構
貝加萊移動自動化包括了X90控制器及為惡劣環境而開發的移動面板,同樣高防護等級,寬溫,IP67的分布式I/O,通過CANopen、POWERLINK與控制器進行連接,符合J1939的通信規約可以與發動機等車載設備進行通信,傳遞協同信息。
在整個貝加萊移動自動化的控制系統架構中,包括了控制器、分布式的I/O站、HMI、以及Automation Studio平臺的開發,以及滿足行業規約的J1939軟件模塊。
圖5-移動裝備控制系統構成
貝加萊可以為移動類裝備提供完整的控制系統硬件與軟件支撐。
mapp無處不在
在其它的裝備制造業如印刷、包裝、塑料等,貝加萊開發了mapp功能,針對移動設備,其實,每個設備都有它自身的工藝Know-How,雖然看上去這些設備大而狀,卻有自己的獨門絕技來確保高效而安全的作業。
圖6-貝加萊軟件架構
在圖6中,我們在硬件之上是實時運行環境,mapp應用模塊,以及針對與建模仿真軟件的開放連接能力,以及為機器本身開發的應用層。
貝加萊mapp是為裝備而開發的可復用的軟件模塊,在移動裝備里也有很多模塊可用,這樣用戶就可以快速配置一個機器的應用。
圖7-mapp針對移動裝備的模塊
圖7中就是針對移動裝備的mapp模塊功能:
●液壓閉環:對于履帶吊、挖掘機等設備來說,其實,他們就像一個液壓作為執行機構的機器人,
液壓回路的閉環控制,關乎操作的精細。
●轉向與驅動:快速的轉動,與發動機的協同,避免過沖,曲線平滑也是控制的要點。
防撞:塔吊的工作區間需要保障安全,不能與空間其它設備或人發生碰撞;
●調平:對于瀝青攤鋪而言,必須確保地面的平整,即使在拐彎、上坡也要保證能夠按照設計的規
范來保持一致性,否則,路面就會與行駛車輛的安全性相關。
●防搖防晃:對于高空的吊裝、登高等作業來說,防止搖擺、晃動、傾翻都需要有效的機制來處理。
mapp的各種模塊為應用提供了核心的工藝控制能力,這也是貝加萊經驗積累的厚度。
mapp的輔助功能設計
除了針對核心工藝的mapp功能封裝,貝加萊的mapp還有很多機器設計能力:
■mappData針對數據統計的能力;
■mappTweet針對報警、事件的推送給維護、數據中心的能力;
■mappUser用戶權限管理;
■mappEnergy針對能源效率的管理;
■mappAlarm機器的報警、日志等;
■mapp......
未來集成作業體系
事實上,未來無論是農業、道路工程、建筑工程,都會牽扯到各個車輛的協作,道路、農場就如同一個工廠一樣,各個設備之間按照順序,工藝進行層次作業,以提升最大的設備使用效率,確保計劃與調度的最優。
通過X90的無線通信,例如對GPS/GSM的支持能力,這些設備之間可以將數據匯集到中央調度中心,根據每個階段設計規范,將其狀態匯集,以便根據制定的計劃來確保最優的設備調度,包括工藝如混凝土配方、瀝青攪拌與攤鋪的參數、地理位置等工藝參數給到每個執行的車載設備,以避免不必要的浪費,或者由于延誤帶來的工期損耗,讓一條高速公路像一個機器一樣精準的被生產出來。
圖8為我們描述了已經正在發生的協同作業場景,這也是未來我們所期待的,因為,人口紅利正在消失,依賴于機器的協作可以大幅提升效率,降低作業中的浪費,提高投資回報,這都是努力的方向。
圖8-未來集成作業場景
廣泛應用
圖9-已經廣泛應用的貝加萊X90系列
X90已經被廣泛應用于各種移動車輛、AGV、鐵路、農業機械,歡迎您來到2020年寶馬展,貝加萊展臺,與我們一同分享如何提升裝備智能水平。
在2020年11月24-27日,浦東新國際博覽中心即將舉辦的寶馬展(Bauma)上,貝加萊也將攜帶針對移動自動化的全系列產品、技術、方案與您見面,歡迎來到我們的展臺,期待與您的深度交流。