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??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(jī)器人應(yīng)用，在汽車、面板、晶圓、金屬、化工、塑料、食品等領(lǐng)域，工業(yè)機(jī)器手臂都在工廠內(nèi)扮演著不可或缺的關(guān)鍵角色。然而，當(dāng)數(shù)量眾多的機(jī)器手臂被導(dǎo)入自動(dòng)化生產(chǎn)作業(yè)流程時(shí)，設(shè)備突發(fā)故障卻成為影響產(chǎn)能的一大隱患，特別是對(duì)需要24小時(shí)不停機(jī)生產(chǎn)的高科技廠商而言，任何一條生產(chǎn)線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(jī)器手臂信息以提前發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題已成為提升產(chǎn)能穩(wěn)定度的重要一環(huán)。

項(xiàng)目介紹

預(yù)防性維護(hù)措施大多需要高速且大量地收集模擬信號(hào)，且還需進(jìn)行高效運(yùn)算、現(xiàn)場(chǎng)存儲(chǔ)與分布式I/O配置，所以一般功能簡(jiǎn)易且封閉式的可編程自動(dòng)化控制器（PLC）很難肩負(fù)如此重任；而機(jī)器手臂原廠的監(jiān)管軟件又價(jià)格昂貴，著實(shí)讓制造廠商望而卻步。所幸，據(jù)工廠實(shí)況，研華可通過(guò)PC-based的APAX系列可編程自動(dòng)化控制器（PAC）與模塊化的各類感測(cè)模塊客制出符合廠端所需的機(jī)器手臂監(jiān)測(cè)方案，同時(shí)還可以讓現(xiàn)場(chǎng)收集的信息輕松地與廠商自行開(kāi)發(fā)的廠務(wù)系統(tǒng)無(wú)縫整合，從而以具成本效益的方式達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)診與預(yù)防保養(yǎng)的目的。 

系統(tǒng)需求

對(duì)于高科技的面板制造業(yè)而言，玻璃基板重且易碎,機(jī)器手臂就成為其生產(chǎn)在線取放的得力干將，像全球知名的臺(tái)灣面板制造業(yè)就在全臺(tái)超過(guò)十座的工廠內(nèi)，以六千支的機(jī)器手臂來(lái)執(zhí)行搬運(yùn)與傳遞物料等作業(yè)，但其維護(hù)保養(yǎng)一般都要等到機(jī)器手臂完全故障才會(huì)進(jìn)行維修，或是等到年檢時(shí)才會(huì)進(jìn)行檢修。這樣的做法不僅無(wú)法充分掌握機(jī)器手臂的「健康」?fàn)顩r，且一旦突發(fā)故障，輕則使產(chǎn)線停止運(yùn)轉(zhuǎn)，重則導(dǎo)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(yù)防無(wú)預(yù)警故障發(fā)生的設(shè)備監(jiān)測(cè)解決方案，以便在異常狀況出現(xiàn)時(shí)就立即安排檢修，藉此優(yōu)化機(jī)器手臂的使用效率并降低維護(hù)成本。

由于生產(chǎn)面板需要多達(dá)數(shù)百道的工序，目前該公司每條生產(chǎn)線都安裝了至少數(shù)十支的機(jī)器手臂，而機(jī)器手臂的異常狀況可以經(jīng)由比對(duì)發(fā)現(xiàn)征兆而提早預(yù)防，因此設(shè)備監(jiān)測(cè)解決方案必須能高速采集每秒1000筆的模擬量信號(hào)以保證準(zhǔn)確的記錄設(shè)備狀態(tài)。其次，由于所有收集來(lái)的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)需要回傳至中控室進(jìn)行監(jiān)控管理與數(shù)據(jù)分析，為避免龐大的數(shù)據(jù)量長(zhǎng)時(shí)間占用網(wǎng)絡(luò)帶寬，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還必須扮演中繼站的角色提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，以便讓系統(tǒng)定時(shí)收集數(shù)據(jù)。再則，雖然工廠面積大且產(chǎn)線分散，但產(chǎn)線能額外容納新設(shè)備的空間相當(dāng)有限，所以分布式的數(shù)據(jù)采集與精簡(jiǎn)化的硬件配置也是本項(xiàng)目必須考慮的重點(diǎn)。

系統(tǒng)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)總線所規(guī)劃出的機(jī)器手臂監(jiān)測(cè)與預(yù)防保養(yǎng)解決方案，可滿足這家面板制造企業(yè)高速擷取數(shù)據(jù)的需求。其中，所選研華的APAX-5580控制器曾在第十四屆中國(guó)自動(dòng)化年度評(píng)選中斬獲2016年中國(guó)自動(dòng)化創(chuàng)新產(chǎn)品獎(jiǎng),其內(nèi)建Intel處理器的APAX-5580不但是一臺(tái)可提供高效運(yùn)算的工業(yè)計(jì)算機(jī)，也是一款可靈活整合各種I/O模塊的控制平臺(tái)，此外,通過(guò)12通道模擬量輸入模塊APAX-5017H來(lái)連接六軸機(jī)器手臂上的傳感器（Current Transformer），APAX-5580可以將APAX-5017H模塊收集來(lái)的模擬量信號(hào)暫存于內(nèi)部硬盤(pán)內(nèi)，而中控室的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)即可通過(guò)工廠內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)并根據(jù)用戶設(shè)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(jì)算機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)，以詳細(xì)的電流變化信息分析機(jī)械手臂是否有異常狀況。

不同于傳統(tǒng)的PLC只能處理簡(jiǎn)單的邏輯功能，APAX-5580是集多種功能于一身的PAC控制器，高速數(shù)據(jù)處理、大容量?jī)?nèi)存與儲(chǔ)存空間、支持標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)絡(luò)接口、可擴(kuò)展各式各樣的模塊等功能讓其足以擔(dān)負(fù)起數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)的重要任務(wù)，并以分布式架構(gòu)來(lái)收集前端大量的模擬量信號(hào)；PC-based的開(kāi)放式環(huán)境還能輕松地讓使用者在PC架構(gòu)下所開(kāi)發(fā)出的應(yīng)用軟件順利整合；而緊湊式外型與無(wú)風(fēng)扇設(shè)計(jì)也讓APAX-5580非常適合在空間有限的工廠環(huán)境中應(yīng)用。至于精簡(jiǎn)硬件數(shù)量方面，研華則是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，藉此可擴(kuò)展多個(gè)模擬量輸入模塊APAX-5017H，既省下額外附加的其他設(shè)備（如：交換機(jī)）的費(fèi)用，同時(shí)也讓機(jī)器手臂監(jiān)測(cè)解決方案能以最少的硬件成本發(fā)揮最大的系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益。

系統(tǒng)架構(gòu)圖

結(jié)論

研華在設(shè)備監(jiān)診與預(yù)防保養(yǎng)領(lǐng)域擁有多年的豐富經(jīng)驗(yàn)，并已為不少半導(dǎo)體與高科技大廠導(dǎo)入了相關(guān)的解決方案。以此面板制造企業(yè)為例，之前廠房?jī)?nèi)的機(jī)臺(tái)監(jiān)診系統(tǒng)就使用了研華的方案，因此當(dāng)該公司決定為機(jī)器手臂導(dǎo)入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)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(cè)試階段之時(shí)，就曾精準(zhǔn)的發(fā)現(xiàn)異常電流信號(hào)，不出幾日機(jī)器手臂也確實(shí)出現(xiàn)無(wú)法正常運(yùn)作的狀況，因此讓該面板制造企業(yè)更堅(jiān)定的相信導(dǎo)入這樣的設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有其必要性。此外,相較于因大量舊設(shè)備使用到無(wú)法維修導(dǎo)致花大錢換新設(shè)備的做法，通過(guò)預(yù)警系統(tǒng)所需的維護(hù)費(fèi)僅占整組機(jī)器手臂更新不到一成的費(fèi)用，這等同于讓廠商省下了大筆的設(shè)備更新成本。目前該公司中科廠區(qū)的廠房已利用研華監(jiān)測(cè)解決方案來(lái)監(jiān)控超過(guò)300支的機(jī)器手臂，與此同時(shí),該制造企業(yè)也在計(jì)劃分批次在其他廠房?jī)?nèi)建置同樣的系統(tǒng)以達(dá)到全面監(jiān)測(cè)。

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