自動(dòng)化的未來(lái)在于向客戶(hù)提供整體解決方案,而非產(chǎn)品的組件,這使得集成平臺(tái)成為了必然的需求,而Automation Studio正是這種集成的代表之作,堪稱(chēng)經(jīng)典。
一個(gè)平臺(tái)的意義在哪里?
我們強(qiáng)調(diào)Automation Studio這個(gè)平臺(tái)的“All In One”設(shè)計(jì)的意義在哪里呢?
整體解決方案的基礎(chǔ)在于提供完整的硬件系統(tǒng)并通過(guò)軟件來(lái)集成系統(tǒng),從而滿(mǎn)足應(yīng)用的需求
--多個(gè)平臺(tái)需要多次學(xué)習(xí),不同的開(kāi)發(fā)平臺(tái)設(shè)計(jì)理念不同,容易讓開(kāi)發(fā)者在其中變得混淆;
--多個(gè)平臺(tái)會(huì)限制功能的發(fā)揮;
• 不同的庫(kù)結(jié)構(gòu)造成無(wú)法連接;
• 不同架構(gòu)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品之間的功能并非一一匹配的;
--需要額外的軟件編程來(lái)連接;
• 通信連接的接口程序;
• 功能連接的額外調(diào)用程序;
• 每次不同的軟件連接;
--產(chǎn)品升級(jí)不同帶來(lái)的差異
• A公司新增一個(gè)功能,而B(niǎo)公司產(chǎn)品沒(méi)有這個(gè)功能的軟件接口;
• A公司取消這個(gè)產(chǎn)品的研發(fā),需要重新更換供應(yīng)商;
集成架構(gòu)是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì),而B(niǎo)&R引領(lǐng)這一潮流
自Automation Studio開(kāi)發(fā)即設(shè)計(jì)為集成平臺(tái),貝加萊可以提供完整的控制系統(tǒng)硬件產(chǎn)品線(xiàn),因此,它可以將其自主的產(chǎn)品無(wú)縫連接在內(nèi)。
Automation Studio將整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)集成在內(nèi),使得在一個(gè)系統(tǒng)里完成2個(gè)維度的集成
1.對(duì)象
對(duì)象是指在一個(gè)平臺(tái)里將控制器PLC、運(yùn)動(dòng)控制、網(wǎng)絡(luò)、顯示、I/O完全集成
2.流程
可以針對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)全過(guò)程實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā),包括了系統(tǒng)的分析與配置、編程、調(diào)試、診斷、維護(hù),它可以在設(shè)備開(kāi)發(fā)、調(diào)試、到客戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)的維護(hù)完全集成于一個(gè)平臺(tái)內(nèi)。
Automation Studio對(duì)于客戶(hù)的貢獻(xiàn)
實(shí)現(xiàn)客戶(hù)最大的專(zhuān)業(yè)性
Automation Studio是一個(gè)開(kāi)放的平臺(tái),開(kāi)放性指它可以采用開(kāi)放的庫(kù)以及開(kāi)放基礎(chǔ)的庫(kù)給客戶(hù)用于開(kāi)發(fā)應(yīng)用功能
開(kāi)放的庫(kù)包含
• IEC61131-3、PLCopen
• 自定義庫(kù)(套色、壁厚、色標(biāo)、張力、溫度PID、液壓)
• C++,C#
•
開(kāi)放性又指與第三方硬件&軟件的連接
• 視覺(jué)系統(tǒng)
• 運(yùn)動(dòng)控制
• 電機(jī)自整定(連接第三方電機(jī)與驅(qū)動(dòng))
• MATLAB/Simulink
• VNC Server
• Profibus/DeviceNet/Modbus/Ethernet/IP/CANopen
• XML
• OMAC PackML
• FDA 21CFR Part11
• ……
基于開(kāi)放的庫(kù)及開(kāi)放的連接,客戶(hù)可以實(shí)現(xiàn)最大的系統(tǒng)設(shè)計(jì)自由度,客戶(hù)可以基于B&R平臺(tái)開(kāi)發(fā)任何其希望實(shí)現(xiàn)的功能與應(yīng)用。
未來(lái)長(zhǎng)期可用的開(kāi)發(fā)平臺(tái)
模塊化的硬件&模塊化的軟件設(shè)計(jì),使得代碼重用性得到提高
• 客戶(hù)開(kāi)發(fā)不同機(jī)型可以共用已開(kāi)發(fā)功能塊;
• 開(kāi)發(fā)不同機(jī)器也可以共用
• 降低代碼開(kāi)發(fā)的重復(fù)
對(duì)于Automation Studio其功能不斷完善,增強(qiáng)可以使得客戶(hù)在未來(lái)10年甚至更久的時(shí)間里都可以采用這一完整平臺(tái)來(lái)設(shè)計(jì)自己持續(xù)的機(jī)器升級(jí)與換代,甚至可以擴(kuò)展不同的業(yè)務(wù)。
差異化競(jìng)爭(zhēng)力設(shè)計(jì)平臺(tái)
差異化的競(jìng)爭(zhēng)力來(lái)自差異化的設(shè)計(jì),對(duì)于Automation Studio而言,差異化在于可以提供共性基礎(chǔ)上的個(gè)性化設(shè)計(jì)。
標(biāo)準(zhǔn)化不代表失去個(gè)性;
• 模塊的組成的應(yīng)用可以是靈活的;
• 模塊本身是開(kāi)放的,可以進(jìn)行修改來(lái)完善;
• 模塊之間是低耦合的,不會(huì)影響其自由的組合;
軟件帶給客戶(hù)什么?
為什么B&R反復(fù)強(qiáng)調(diào)軟件的作用?
軟件實(shí)現(xiàn)無(wú)限可能
• 硬件可能是相同的,但是歐美機(jī)器為什么與國(guó)內(nèi)機(jī)器仍然巨大差異?
• 軟件的功能可以往易用性上發(fā)展,而這不依賴(lài)于硬件;
• 智能性不僅來(lái)自硬件提供測(cè)量與控制,智能的核心是軟件的設(shè)計(jì);
• 工藝算法需要通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn);
• 軟件不占用硬件成本;
軟件實(shí)現(xiàn)差異化競(jìng)爭(zhēng)力
這已為眾多的企業(yè)所證明,軟件用于封裝企業(yè)對(duì)于生產(chǎn)控制的獨(dú)特理解,代表專(zhuān)業(yè)的深度和設(shè)計(jì)的人性化、滿(mǎn)足客戶(hù)的操作性、維護(hù)簡(jiǎn)便、升級(jí)方便、擴(kuò)展快速等特性,均需要依賴(lài)于軟件的設(shè)計(jì)。
POWERLINK技術(shù)在包裝工業(yè)的應(yīng)用
包裝工業(yè)對(duì)于實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)的需求
1.信息化和標(biāo)準(zhǔn)化
為了獲得最高的效益,企業(yè)必須最大化的優(yōu)化其整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng),而為此必須實(shí)現(xiàn)全廠數(shù)據(jù)的采集和全局的分析,從而使得生產(chǎn)的各個(gè)單元之間通過(guò)軟件進(jìn)行耦合并可以進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和優(yōu)化,然后提供對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量、工藝、流程在時(shí)間上的最優(yōu)匹配,這使得信息化漸漸成為包裝工業(yè)的發(fā)展方向,據(jù)統(tǒng)計(jì),MES系統(tǒng)在歐美最大的應(yīng)用市場(chǎng)即是包裝工業(yè)。
為此,以太網(wǎng)成為了選擇的對(duì)象,并且也在過(guò)去的數(shù)年里快速成長(zhǎng),信息化-在ERP、MES、CIMS系統(tǒng)里以太網(wǎng)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用,成為無(wú)出其右的選擇,這就在于它的標(biāo)準(zhǔn)化和開(kāi)放性。
2.效率和精度
效率和精度-這兩個(gè)問(wèn)題影響了系統(tǒng)對(duì)于通信網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性的需求,對(duì)于多軸的同步要求、以及高速的采樣和基于時(shí)間的分析、機(jī)器人系統(tǒng)而言,實(shí)時(shí)性是必然的需求,系統(tǒng)的精度取決于循環(huán)周期,這是最基本的原理,因此,實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)也在過(guò)去的幾年里茁壯成長(zhǎng),涌現(xiàn)出一批基于實(shí)時(shí)控制需求的技術(shù)。
3.系統(tǒng)的復(fù)雜性提高
系統(tǒng)的復(fù)雜性在于控制對(duì)象的復(fù)雜性,基于傳統(tǒng)的脈沖控制的運(yùn)動(dòng)控制將無(wú)法滿(mǎn)足復(fù)雜機(jī)器功能設(shè)計(jì)的需求,而視覺(jué)系統(tǒng)需要更大的數(shù)據(jù)處理能力和傳輸速度、安全系統(tǒng)則需要數(shù)據(jù)的可靠交換、液壓系統(tǒng)、機(jī)器人系統(tǒng)需要位置信息的快速傳遞,與傳統(tǒng)的包裝機(jī)械大不相同,越來(lái)越多的軟件功能需要系統(tǒng)進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)交換才能實(shí)現(xiàn),因此,對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性也變得更為迫切。
POWERLINK技術(shù)應(yīng)時(shí)而生
由于傳統(tǒng)的以太網(wǎng)無(wú)法解決數(shù)據(jù)交換的確定性和實(shí)時(shí)性的任務(wù)要求而產(chǎn)生了對(duì)于實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的需求,第一個(gè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)技術(shù),源自B&R的POWERLINK實(shí)時(shí)以太網(wǎng)在2001年即投入使用,它具有極高的性能,能夠滿(mǎn)足最為苛刻的時(shí)間性能要求
• 100Mbps傳輸速率
• 抖動(dòng)<<1uS
• 最快循環(huán)周期100uS
• 經(jīng)測(cè)試,37個(gè)伺服軸、2000個(gè)I/O(800AIAO)的POWERLINK循環(huán)周期為368.96uS
高性能的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)為多軸定位控制、機(jī)器人和CNC提供了高速同步的實(shí)現(xiàn)能力,高精度生產(chǎn)系統(tǒng)確保了高品質(zhì)產(chǎn)品與效率的提升。
不僅僅是性能
除了高性能的設(shè)計(jì)外,POWERLINK還在功能設(shè)計(jì)上為包裝工業(yè)等機(jī)械制造領(lǐng)域的控制提供了保障
--任意拓?fù)?br> 基于POWERLINK的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比較靈活,可以多種拓?fù)洌瑢?duì)于未來(lái)系統(tǒng)的升級(jí)而言,就是增加一根網(wǎng)線(xiàn)連接,并設(shè)置撥碼開(kāi)關(guān)即可。
--支持熱插拔
對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)的維護(hù)人員而言,如果熱插拔的電氣模塊需要互換檢測(cè),則可以在線(xiàn)拔下模塊,POWERLINK在重新插入時(shí)仍可自動(dòng)識(shí)別該模塊,并進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
--直接交叉通信
這一功能在End User也許不用關(guān)心,畢竟他們只需要關(guān)心應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)而已,但是,在選擇系統(tǒng)時(shí),響應(yīng)能力是必須被考慮的。直接交叉通信提供了一個(gè)分布式系統(tǒng)最快的響應(yīng)能力,無(wú)需通過(guò)主站,多個(gè)具有位置耦合的驅(qū)動(dòng)單元可以以最快的方式進(jìn)行同步,確保高性能的同步控制。
--支持IEC61508 SIL3安全系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的需求
POWERLINK在包裝行業(yè)的應(yīng)用
1.熱膜包裝系統(tǒng)
在熱膜包裝系統(tǒng)中分瓶、切膜、送膜、裹膜,其伺服軸從4~16個(gè),根據(jù)需要而變化,這些虛擬主軸建立了一個(gè)同步關(guān)系,每個(gè)伺服軸的數(shù)據(jù)通過(guò)POWERLINK進(jìn)行傳輸,其同步周期可以達(dá)到400uS,每個(gè)軸的速度、位置等通過(guò)POWERLINK為其它軸所獲取,軸與軸之間的既有電子齒輪或電子凸輪關(guān)系通過(guò)智能的ACOPOS進(jìn)行本地的速度與位置同步。
2.灌裝系統(tǒng)
在高速的灌裝系統(tǒng)中,基于POWERLINK的高速閥控制可以實(shí)現(xiàn)對(duì)1000多個(gè)I/O點(diǎn)的uS級(jí)數(shù)據(jù)處理,能夠滿(mǎn)足高速灌裝的需求,另外,主機(jī)與外圍機(jī)器的配合可以通過(guò)滑環(huán)進(jìn)行通信連接,POWERLINK可支持高速滑環(huán)連接處理,并且,POWERLINK Safety可以為機(jī)器提供滿(mǎn)足IEC61508 SIL3的功能安全一直性標(biāo)準(zhǔn)。
3.貼標(biāo)機(jī)
對(duì)于貼標(biāo)機(jī)而言,多個(gè)標(biāo)站與輸送之間建立了位置的同步關(guān)系,這些位置同步可以通過(guò)POWERLINK傳輸?shù)矫總€(gè)軸,確保每個(gè)軸之間的位置同步,實(shí)現(xiàn)高速的高精度貼標(biāo)。
4.瓦楞紙印刷
瓦楞紙的前沿送紙與印刷單元的每個(gè)軸建立了位置綁定關(guān)系,而印刷色組的軸間則通過(guò)POWERLINK的高速數(shù)據(jù)交換實(shí)現(xiàn)了電子齒輪同步,額外的偏差調(diào)整通過(guò)POWERLINK數(shù)據(jù)提供給每個(gè)伺服軸,通過(guò)軸的疊加實(shí)現(xiàn)精確的調(diào)整,保持了印刷套色的高精度控制。
其它,例如泡罩包裝、膠囊填充、機(jī)器人碼垛系統(tǒng)均是對(duì)于高精度的同步有著迫切需求的系統(tǒng),POWERLINK在其中扮演著重要的角色。
POWERLINK已經(jīng)被證實(shí)為最成功的技術(shù)
來(lái)自ARC的2011年度運(yùn)動(dòng)控制市場(chǎng)報(bào)告顯示,B&R帶有POWERLINK接口的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在市場(chǎng)占有率達(dá)到第一,盡管這只是基于以太網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)動(dòng)控制,但是,這顯示了B*R在這個(gè)領(lǐng)域的領(lǐng)先。
POWERLINK的未來(lái)意義
1.提供更為廣泛的方案優(yōu)化選擇
POWERLINK面向的對(duì)象可以是運(yùn)動(dòng)控制、液壓、視覺(jué)系統(tǒng)、機(jī)器人、I/O、專(zhuān)用型控制器,同時(shí)來(lái)自不同制造商的驅(qū)動(dòng)與控制產(chǎn)品只要集成到POWERLINK接口便可開(kāi)放的方式接入POWERLINK網(wǎng)絡(luò),使得POWERLINK連接的硬件能夠?yàn)榭蛻?hù)提供更為廣泛的應(yīng)用系統(tǒng)集成,這也使得客戶(hù)可以有更多的選擇,可以整體優(yōu)化設(shè)備的系統(tǒng)成本。
2.整廠自動(dòng)化集成,自上而下的一網(wǎng)到底方案
POWERLINK不僅僅滿(mǎn)足運(yùn)動(dòng)控制這種對(duì)實(shí)時(shí)性有極高要求的應(yīng)用,也支持異步數(shù)據(jù)交換,它能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)中的管理數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸并到達(dá)ERP、MES系統(tǒng)中,對(duì)于流程控制的DCS和SCADA同樣可以實(shí)現(xiàn)包括冗余、環(huán)網(wǎng)冗余、雙環(huán)網(wǎng)冗余的控制,實(shí)現(xiàn)整個(gè)工廠的離散制造與流程制造的集成,例如:對(duì)于啤酒的生產(chǎn)部分屬于流程工業(yè),采用DCS系統(tǒng),而對(duì)于厚道的灌裝與二次包裝則屬于離散工業(yè),POWERLINK可以實(shí)現(xiàn)其一體化的集成。
3.開(kāi)源技術(shù)的未來(lái)
POWERLINK由于是一項(xiàng)開(kāi)源技術(shù),得到了眾多的自動(dòng)化組件廠商、End User的積極支持,未來(lái)更多的POWERLINK產(chǎn)品將在該網(wǎng)絡(luò)連接下實(shí)現(xiàn)最為廣泛的應(yīng)用集成,客戶(hù)可以選擇不同性能要求以及功能設(shè)計(jì)的豐富產(chǎn)品,從而能夠最大的優(yōu)化系統(tǒng)的成本,也保持技術(shù)的長(zhǎng)期可用,確保投資安全。