数字化真空发生器使机器人操作系统的预测性维护成为可能

Piab 已对其旗舰产品 piCOMPACT® 真空发生器系列进行升级，以支持工业 4.0 功能。通过 IO-Link 启用设备间的连接，添加传感器以收集有价值的过程信息并通过集成智能予以分析，从而使真空搬运不仅更智能，而且更安全。支持预测性维护是这一开发的关键驱动因素，因其可增加机器的运行时间和使用寿命、加速维护过程并降低成本。

预测性维护通常定义为在正常运行期间监控设备的性能和状况。这意味着，仅仅提供一个高效、可靠和足够小的集成真空发生器的方法已不再足够。例如，在汽车冲压车间中，为机器人抓取系统（例如用于常见的取放应用的吸盘、海绵抓具等）提供动力的真空发生器将夹持单元和机器人互连，并可提供双方信息，以确保系统平稳运行。因此，在将旗舰产品数字化为智能版本时，Piab 研发团队非常重视支持预测性维护的需求，以提高客户竞争力。piCOMPACT®23 SMART 发生器结合最先进技术，尽可能地将系统保持在最高水平运行。

连接性使您能够通过 IO-Link 与设备和云进行通信。IO-Link 独立于现场总线，是经过反复测试和验证的现有传感器、执行器连接技术的最新发展成果。支持自动参数设置，使得处理器即使在处理过程中也能读写多种特征参数。而高程度的实时过程总览，意味着可在许多潜在问题对产品产生实质影响前得到处理。由于系统能够执行诊断操作，因此问题能够更简单快速地得以识别和纠正。这有可能极大地提高生产率。而这一诊断能力背后的关键因素是，与传统技术相反，IO-Link 具有数据储存功能，可在运行期间（例如过夜运行期间），通过数据识别运营/设备是否故障及其原因，而可识别出的故障原因，可能是需要更换一处故障的设备，或仅仅是电气连接错误。此外，如果连接了全新的、完全相同的替代设备，则之前设备的参数会自动传输，从而节省宝贵的安装时间。

大数据分析需要对各种特征进行测量，以生成可分析的信息并用于系统优化。通过传感器，能够收集可用于提高生产率和减少停机时间的信息，从而促进状态监控和可预测性维护。因此，将多个传感器添加至系统中，以测量真空发生器的直接运行特性，从而快速检测潜在的运行问题，例如系统泄漏、发生器运行不佳而无法进行预测性维护等。用户可设置触发点，当数据偏离并通过这样的触发点时，表明很快需要进行维护。这样就可以进行准备，仅需更换很少的部件，并避免了生产线意外停机。

因此，Piab 研发团队决定直接为 piCOMPACT®23 SMART 配备几个支持预测性维护的诊断传感器，用于测量系统温度电流、系统电压、加速度、循环计数器和系统自检功能。如这些发生变化，则可能表明机器人装置或工厂中发生其他故障。因此，piCOMPACT®23 SMART 有助于监控整个自动化系统，并防止连接的或周围的设备出现任何问题，此外还可进一步了解发生器本身的运行方式。

传感器显示实际工作温度，以确保在超出此范围时能够快速提供信息，这可能表明发生器附近的环境存在问题。 这一功能的集成一方面是为延长发生器的使用寿命并确保其最佳运行状态，另一方面也是为了便于检测导致温度升高的其他系统设备可能存在问题的警告信号。 电压传感器控制电源输入并确定运行状态。添加此功能是为了为用户提供支持，来避免由于低功率而造成的系统损坏并延长整个系统的使用寿命。添加此功能后，系统支持低功率“电压”功能并可发出警告。

保持真空机器人抓具系统的清洁是预测机器人抓具系统维护的一项重要参数。特别是在多尘应用中，时间一长，真空过滤器会受到污染，这会导致不必要的真空压降，从而减慢整个过程，甚至开始发出错误的信号。 监控此情况的一种方法是保持对真空系统的内置压降水平的控制，或如 piCOMPACT®23 SMART 中所命名的那样：自由运行真空度 (FVL)。当FVL开始偏离初始状态时，系统的新的自由运行真空度 (FFVL) 开始堵塞。

另一种从一开始就对真空系统的泄漏（如管道、配件损坏或吸盘破裂）进行维护预测的方法是，跟踪撤离到某一真空度的时间。piCOMPACT®23 SMART 参考完全正常运行的真空系统中的首次命中时间 (FTTH) 功能，该功能测量从新的自由运行真空度 (FFVL) 到真空度进一步降低 -15 kPa 的最快撤离时间。如果且当稍后的循环使用更长的时间撤离到同一真空度 (-15 kPa ) 时，作为“命中时间 (TTH)”进行监控和记录，则该系统很可能发生泄漏，且需维修。

对于高度重视自动化和大型和重型部件搬运的汽车行业，在机器运行和维护时，操作安全性至关重要。这促使开发用于执行器和传感器的单独电源域。这类系统允许操作员分别激活传感器电源以进行维护或解决机器人装置中的故障，同时使执行器与电源断开连接，因此在短路等情况下操作员不会受到运动部件的危害。单独的电源域的优势在于，其允许使用紧凑型发生器，而无需单独的阀站。这可降低安装成本，因为无需通常昂贵的解决方法或紧凑型发生器的附加模块。

开发的第二项安全功能是补充位或 PDO（过程数据输出）。除了普通的真空或吹气信号，还需启用这项功能来激活真空或吹气。如果程序的其余部分尚未完全启动并运行或通信，则这项功能还可避免对信号产生“过快”的真空，从而造成危险的情况。

通过 piCOMPACT®23 SMART，能够实现预测性维护，这不仅确保了真空系统本身具有高机器正常运行时间，而且确保了整个自动化系统也具有高正常运行时间，因为它可以监控影响系统性能的各种环境条件。