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任何一種電器控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控制對象(生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程)的工藝要求,以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量,因此,在設(shè)計PLC控制系統(tǒng)時,應遵循以下基本原則:
1、大限度地滿足工藝流程和控制要求。工藝流程的特點和要求是開發(fā)PLC控制系統(tǒng)的主要依據(jù)。設(shè)計前,應深入現(xiàn)場進行調(diào)查研究,收集資料,明確控制任務,并與機械設(shè)計人員與實際操作人員密切配合,共同擬定電器控制方案,協(xié)同解決設(shè)計中出現(xiàn)的各種問題。
2、監(jiān)控參數(shù)、精度要求以滿足實際需要為準,不宜過多、過高,力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟,使用及維修方便,并降低系統(tǒng)的復雜性和開發(fā)成本。
3、保證控制系統(tǒng)的運行安全、穩(wěn)定、可靠。正確進行程序調(diào)試、充分考慮環(huán)境條件、選用可靠性高的PLC、定期對PLC進行維護和檢查等都是很重要和*的。
4、考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進,在選擇PLC容量時,應適當留有余量。
也有多路。多路占的輸入輸出繼電器多。
有了A/D、D/A單元,余下的處理都是數(shù)字量,這對有信息處理能力的PLC并不難。中、大型PLC處理能力更強,不僅可進行數(shù)字的加、減、乘、除,還可開方,插值,還可進行浮點運算。有的還有PID指令,可對偏差制量進行比例、微分、積分運算,進而產(chǎn)生相應的輸出。計算機能算的它幾乎都能算。
這樣,用PLC實現(xiàn)模擬量控制是*可能的??刂频膯挝恢悼尚〉?12分之一的測量程值,多數(shù)也是足夠的。
PLC進行模擬量控制,還有A/D、D/A組合在一起的單元,并可用PID或模糊控制算法實現(xiàn)控制,可得到很高的控制質(zhì)量。
用PLC進行模擬量控制的好處是,在進行模擬量控制的同時,開關(guān)量也可控制。這個優(yōu)點是別的控制器所不具備的,或控制的實現(xiàn)不如PLC方便。
當然,若純?yōu)槟M量的系統(tǒng),用PLC可能在性能價格比上不如用調(diào)節(jié)器。這也是應當看到的。
3.3用于運動控制
實際的物理量,除了開關(guān)量、模擬量,還有運動控制。如機床部件的位移,常以數(shù)字量表示。
運動控制,有效的辦法是NC,即數(shù)字控制技術(shù)。這是50年代誕生于美國的基于計算機的控制技術(shù)。當今已很普及,并也很完善。目前,*的金屬切削機床,數(shù)控化的比率已超過40%~80%,有的甚至更高。
PLC也是基于計算機的技術(shù),并日益完善。故它也*可以用于數(shù)字量控制。
PLC可接收計數(shù)脈沖,頻率可高達幾k到幾十k赫茲??捎枚喾N方式接收這脈沖,還可多路接收。有的PLC還有脈沖輸出功能,脈沖頻率也可達幾十k。有了這兩種功能,加上PLC有數(shù)據(jù)處理及運算能力,若再配備相應的傳感器(如旋轉(zhuǎn)編碼器)或脈沖伺服裝置(如環(huán)形分配器、功放、步進電機),則*可以依NC的原理實現(xiàn)種種控制。
裝配機器人無需專門編程即可進行產(chǎn)品裝配;工廠生產(chǎn)線可以自我優(yōu)化;列車或風機可以基于運行數(shù)據(jù)和人工智能(AI)申請維護,它們的自我檢查和預判能力甚至優(yōu)于開發(fā)它們的工程師。人工智能的強勢發(fā)展必將進一步改變?nèi)祟惖墓ぷ髂J?,這是為什么呢?西門子*技術(shù)官博樂仁(Roland Busch)為我們進行了詳細解讀。
如果我們能引導人工智能朝著有益人類的方向發(fā)展,讓它成為我們的有力幫手,那么發(fā)展即機遇。毫無疑問,人工智能的強勢發(fā)展將進一步改變?nèi)祟惖墓ぷ髂J健J袌鲅芯繖C構(gòu)*預測,多達50%的生產(chǎn)活動都可以由機器自動完成。這意味著,機器不但可以執(zhí)行這些活動,而且比人類做得更好、更快。當然,這也意味著,一旦擺脫了這些瑣碎的任務,我們就有更多時間來評估執(zhí)行結(jié)果,為客戶提供建議,發(fā)掘并培養(yǎng)員工能力。
我們通過“工業(yè)4.0”成功開啟了數(shù)字化轉(zhuǎn)型,而工業(yè)人工智能將這一轉(zhuǎn)型提升至全新高度。
不存在“人機對抗”
“人機對抗”的說法難免有危言聳聽之嫌,那些進一步了解人工智能的人們早已發(fā)現(xiàn)情況并非如此。如今,變革已經(jīng)開始,德國各工業(yè)企業(yè)正在試圖互相挖角,尤其是那些跨學科人才,比如具備物理工程知識的數(shù)據(jù)科學家。只有他們能將人工智能生成的相關(guān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實應用。例如,列車操作員收到指令,要在某個時間前更換某節(jié)列車的某個部件。而要發(fā)出這條指令,需要兼具預測性維護、風險分析的相關(guān)知識,還要了解替換部件的可用性,甚至是列車所在國家的法律法規(guī)。所以說,只有人類才可以將數(shù)字化世界的洞察運用到現(xiàn)實世界中。
在位于慕尼黑的西門子機器人實驗室內(nèi),機器人在沒有預先編程的情況下組裝產(chǎn)品。
正因如此,在高精度作業(yè)時我們總是依賴于嫻熟的手工勞動。例如,在慕尼黑Allach區(qū)的工廠里,生產(chǎn)和維護機車時的工作精度達到十分之一毫米。只有交給專業(yè)技術(shù)人員,我們才能保證列車的性能。
目前有三大趨勢并行:新的就業(yè)機會正在產(chǎn)生,一些崗位被逐漸淘汰,還有一些崗位則正在改變。若想人工智能對人類社會產(chǎn)生積極影響,就必須確保商業(yè)企業(yè)——包括大中小企業(yè)甚至零售商——都能廣泛應用人工智能。我所講的是工業(yè)人工智能,即人工智能和行業(yè)知識的結(jié)合。我們的目標是創(chuàng)造“數(shù)字化伴侶”,它相當于人類智能發(fā)展的強力助推器。這種為人類賦能的人工智能技術(shù)必須得到普及。但是,我們不能只投資研發(fā),還要投資培訓,把這些技能在幼兒園、小學、高中和大學中推廣。
隨著新一代的成長,對人工智能的恐慌是否會爆發(fā)?顯然,未來的發(fā)展重點在于技術(shù)密集型勞動力,而非勞動密集型。
人工智能推動“工業(yè)4.0”進入下一階段
工業(yè)大國想要從當前的工業(yè)革命中獲益,需要工業(yè)企業(yè)、政府官員、科學家和社會各界合作伙伴們通力合作,制定類似德國“工業(yè)4.0”的成功舉措。“工業(yè)4.0”已是世人皆知的術(shù)語,它將在人工智能的助力下迭代升級,因為未來的一切都將和人工智能息息相關(guān),包括IT技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、工廠運營、產(chǎn)品性能和服務模式等。工業(yè)人工智能將推動“工業(yè)4.0”進入下一階段,鞏固德國等工業(yè)大國的實力,這一點與美國和中國企業(yè)主導的消費品產(chǎn)業(yè)所應用的人工智能有所不同。
人工智能是未來發(fā)展的關(guān)鍵
有關(guān)人工智能的恐慌論是片面的。我認為人們忽視了重要的一點,那就是人工智能對國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)的未來增長十分關(guān)鍵??紤]到人口結(jié)構(gòu)的變化趨勢,年均3.5%的GDP增長率注定難以維系。經(jīng)濟必須轉(zhuǎn)型。要實現(xiàn)這一目標,我們需要人工智能技術(shù),也需要技術(shù)密集型勞動力,而非基本的勞動密集型。這樣我們才能在技術(shù)資質(zhì)和生產(chǎn)力的基礎(chǔ)之上創(chuàng)造價值。
無論是國家還是企業(yè),若想在當今世界取得成功,就必須使經(jīng)濟適應未來發(fā)展。市場研究機構(gòu)*預測,如果人工智能得以正確并且持續(xù)地應用,它將有可能提高德國等經(jīng)濟體的GDP。我們已經(jīng)通過“工業(yè)4.0”開啟了數(shù)字化轉(zhuǎn)型,而工業(yè)人工智能可以幫助我們達到一個全新的高度。