對運動(dòng)控制而言，應用程序給數字總線(xiàn)帶來(lái)了可靠性

　　連線(xiàn)消失

　　“在更大型的運動(dòng)控制系統中，設備間的數字總線(xiàn)是進(jìn)行通信的一種最佳方式，硬電線(xiàn)將會(huì )導致不必要的復雜性或與靈活性相比，其需要更多的I/O端口，”位于阿拉巴馬州伯，明翰 先進(jìn)機械自動(dòng)化公司電氣工程師Jason Woyak說(shuō)，“基于數字總線(xiàn)傳輸的十足數據量?jì)?yōu)于硬電線(xiàn)。

　　先進(jìn)機械自動(dòng)化公司制造了大量各類(lèi)機器，包括印刷機、送料機和堆垛機。它還建立了定制機器，范圍從臺面鋸床機器或滅火器灌裝站到貨車(chē)車(chē)軸粘合機。

　　某個(gè)供應商關(guān)于布線(xiàn)開(kāi)支的意見(jiàn)與Woyak觀(guān)點(diǎn)一致，還引用了其他原因走向數字世界。“在有連接設備的系統中，多點(diǎn)數字 接口如以太網(wǎng)，比點(diǎn)對點(diǎn)布線(xiàn)方案具有更低的生產(chǎn)成本，” Delta 計算機系統公司 (www.deltamotion.com)的市場(chǎng)部經(jīng)理Bill Savela說(shuō)，“數字網(wǎng)絡(luò )需要的連接更少，具有更好的可靠性。因為每個(gè)電氣接觸點(diǎn)都可能是一個(gè)潛在的故障點(diǎn)。當硬件問(wèn)題確實(shí)發(fā)生時(shí)，相比與那些使用點(diǎn)對 點(diǎn)或模擬連接的系統，基于網(wǎng)絡(luò )的系統更易于調試和修復。”

　　運動(dòng)網(wǎng)絡(luò )所解決的維護問(wèn)題對設備制造商特別重要。位于北卡羅來(lái)納州，格林斯博羅的系統集成商，集成運動(dòng)公司 的工程部副總裁Jim Mullins指出，“走向數字化導致布線(xiàn)的減少，產(chǎn)生更高的MTBF(平均故障間隔)，因而有更少的故障點(diǎn)”。

　　集成運動(dòng)公司設計的眾多系統使用B&R工業(yè)自動(dòng)化公司的組件。毫不奇怪的是，當數字總線(xiàn)帶來(lái)利潤的時(shí)候，集成商 和供應商都站在同一戰線(xiàn)上。“用數字總線(xiàn)取代機器控制器、運動(dòng)控制器和驅動(dòng)器中的硬電線(xiàn)控制電路將大大減少布線(xiàn)，排除潛在的錯誤故障點(diǎn)和增加抗噪聲性 能。” B&R公司 自動(dòng)化技術(shù)部負責人Robert Muehlfellner說(shuō)。

　　特征比比皆是

　　當硬電線(xiàn)系統發(fā)生故障時(shí)，尋找問(wèn)題的根源可能是一個(gè)真正的挑戰。對于許多廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)，走向數字化的主要優(yōu)勢是具有更好的診 斷。“隨著(zhù)我們數字化網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展，在操作臺上的診斷變得很顯著(zhù)。” 位于俄亥俄州，梭倫的Bardons & Oliver公司 工程部副經(jīng)理Rick Moscarino宣稱(chēng)。

　　Bardons & Oliver公司制造數控車(chē)床和旋轉頭切割機(如圖1)，也是機器人集成商。Moscarino說(shuō)：“應用程序狀態(tài)，包括發(fā)送機負載、速度和警告消息都在 很容易地被操作人員掌握，調試更加直觀(guān)，為終端用戶(hù)和OEM廠(chǎng)商節省了時(shí)間和資金。最重要的是，該診斷信息能被集成到控制系統中。”

　　設置可能是消耗時(shí)間的，Moscarino解釋說(shuō)：“但是我們技術(shù)員都經(jīng)過(guò)培訓，由于他們具有一定的經(jīng)驗，這已經(jīng)成為了次要問(wèn)題，在場(chǎng)地發(fā)生故障的情況下，重新啟動(dòng)已經(jīng)相當簡(jiǎn)單，我們通?？梢酝ㄟ^(guò)電話(huà)來(lái)支持終端用戶(hù)。”

　　EtherCat技術(shù)集團 PE,PMP,北美代表Joey Stubbs對數字運動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò )的其他診斷優(yōu)勢給出詳述。“隨著(zhù)數字接口的發(fā)展，控制系統可以定期監視每個(gè)內部寄存器，以顯示溫度、電流、故障代碼、總線(xiàn) 電壓、編碼器故障和電線(xiàn)中斷，”Stubbs說(shuō)，“可以檢查如制造商、固件修訂號和序列號等信息，以確保交換組件與合適的替代品交換。”

　　另一個(gè)供應商認為： “隨著(zhù)數字化網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展，驅動(dòng)配置和維護可以通過(guò)主要控制器直接管理，”Rockwell自動(dòng)化公司Logix運動(dòng)市場(chǎng)部經(jīng)理Robert Hirschinger說(shuō)：“這有助于支持目錄數字配置和減輕驅動(dòng)固件更新。在控制器級上可以得到大量的驅動(dòng)診斷和狀態(tài)信息。具有大型網(wǎng)絡(luò )驅動(dòng)的OEMs 廠(chǎng)商從單個(gè)連接點(diǎn)易于監視、維護和配置這些信息。

　　現代高性能的數字網(wǎng)絡(luò )通過(guò)板卡傳遞功能。Yaskawa 美國電子運動(dòng)應用工程部高級經(jīng)理Bill Faber說(shuō)，“在應用中，運動(dòng)總線(xiàn)使控制類(lèi)型更加靈活，如伺服放大器中關(guān)閉所有循環(huán)的能力，包括計算、扭轉、速度和位置。一個(gè)OEM廠(chǎng)商現在可以使用機 器控制器提供軌跡，具有較高的性能。因為當今的伺服放大器提供極高的帶寬，還有先進(jìn)算法，如自動(dòng)振動(dòng)抑制和自適應調整。”

　　分布式控制

　　對于許多廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)，數字總線(xiàn)優(yōu)于硬電線(xiàn)的最大優(yōu)點(diǎn)是它使分布式控制成為可能。分布式控制系統可以使用運動(dòng)控制器來(lái)執行許 多局部控制功能，還有機動(dòng)車(chē)速度的閉環(huán)控制。用許多運動(dòng)控制器提供的數字和模擬I/O實(shí)現功能。這些先進(jìn)控制器不僅有I/O，它們還包括局部實(shí)時(shí)控制的編 程功能。

　　在主要控制器、運動(dòng)控制器、其他類(lèi)型遠程控制器和遠程I/O間使用高度數字化網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行連接是可能的。分布式控制的強大形式使硬布線(xiàn)降低到最低限度。

　　盡管用硬電線(xiàn)，而不是用數字網(wǎng)絡(luò )來(lái)實(shí)現分布式控制也是可能的，但實(shí)際上，這沒(méi)有任何意義。分布式網(wǎng)絡(luò )需要在控制器和I/O間不斷地與大量數據通信。通過(guò)數字運動(dòng)總線(xiàn)很容易實(shí)現，但用硬電線(xiàn)實(shí)現是很困難的。

　　位于馬薩諸塞州，富蘭克林的Speedline科技公司 ，負責制造印刷電路板組裝的自動(dòng)化處理機器，包括焊膏打印機、材料飲水機、微波爐和清潔機。

　　其模具打印機和飲水機通過(guò)CANopen總線(xiàn)協(xié)議實(shí)現分布式控制。每個(gè)機器至少有15個(gè)運動(dòng)軸和50個(gè)I/O口。I/O 口主要是數字化的，與幾個(gè)模擬點(diǎn)混合。一臺電腦提供監督控制，在每個(gè)軸上有一個(gè)智能運動(dòng)控制器。約15個(gè)左右CANopen使能運動(dòng)控制器處理局部運動(dòng)控 制和I/O接口。如果需要，向運動(dòng)控制器提供額外的CANopen總線(xiàn)I/O模塊。

　　“智能控制器允許我們以局部程度對實(shí)時(shí)集中任務(wù)進(jìn)行控制，以減輕主機電腦上的負擔。”Speedline公司主電氣工程師John Klauser解釋說(shuō)。