對運(yùn)動控制而言，應(yīng)用程序給數(shù)字總線帶來了可靠性

　　連線消失

　　“在更大型的運(yùn)動控制系統(tǒng)中，設(shè)備間的數(shù)字總線是進(jìn)行通信的一種最佳方式，硬電線將會導(dǎo)致不必要的復(fù)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(jī)械自動化公司電氣工程師Jason Woyak說，“基于數(shù)字總線傳輸?shù)氖銛?shù)據(jù)量優(yōu)于硬電線。

　　先進(jìn)機(jī)械自動化公司制造了大量各類機(jī)器，包括印刷機(jī)、送料機(jī)和堆垛機(jī)。它還建立了定制機(jī)器，范圍從臺面鋸床機(jī)器或滅火器灌裝站到貨車車軸粘合機(jī)。

　　某個供應(yīng)商關(guān)于布線開支的意見與Woyak觀點一致，還引用了其他原因走向數(shù)字世界。“在有連接設(shè)備的系統(tǒng)中，多點數(shù)字 接口如以太網(wǎng)，比點對點布線方案具有更低的生產(chǎn)成本，” Delta 計算機(jī)系統(tǒng)公司 (www.deltamotion.com)的市場部經(jīng)理Bill Savela說，“數(shù)字網(wǎng)絡(luò)需要的連接更少，具有更好的可靠性。因為每個電氣接觸點都可能是一個潛在的故障點。當(dāng)硬件問題確實發(fā)生時，相比與那些使用點對 點或模擬連接的系統(tǒng)，基于網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)更易于調(diào)試和修復(fù)。”

　　運(yùn)動網(wǎng)絡(luò)所解決的維護(hù)問題對設(shè)備制造商特別重要。位于北卡羅來納州，格林斯博羅的系統(tǒng)集成商，集成運(yùn)動公司 的工程部副總裁Jim Mullins指出，“走向數(shù)字化導(dǎo)致布線的減少，產(chǎn)生更高的MTBF(平均故障間隔)，因而有更少的故障點”。

　　集成運(yùn)動公司設(shè)計的眾多系統(tǒng)使用B&R工業(yè)自動化公司的組件。毫不奇怪的是，當(dāng)數(shù)字總線帶來利潤的時候，集成商 和供應(yīng)商都站在同一戰(zhàn)線上。“用數(shù)字總線取代機(jī)器控制器、運(yùn)動控制器和驅(qū)動器中的硬電線控制電路將大大減少布線，排除潛在的錯誤故障點和增加抗噪聲性 能。” B&R公司 自動化技術(shù)部負(fù)責(zé)人Robert Muehlfellner說。

　　特征比比皆是

　　當(dāng)硬電線系統(tǒng)發(fā)生故障時，尋找問題的根源可能是一個真正的挑戰(zhàn)。對于許多廠商來說，走向數(shù)字化的主要優(yōu)勢是具有更好的診 斷。“隨著我們數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，在操作臺上的診斷變得很顯著。” 位于俄亥俄州，梭倫的Bardons & Oliver公司 工程部副經(jīng)理Rick Moscarino宣稱。

　　Bardons & Oliver公司制造數(shù)控車床和旋轉(zhuǎn)頭切割機(jī)(如圖1)，也是機(jī)器人集成商。Moscarino說：“應(yīng)用程序狀態(tài)，包括發(fā)送機(jī)負(fù)載、速度和警告消息都在 很容易地被操作人員掌握，調(diào)試更加直觀，為終端用戶和OEM廠商節(jié)省了時間和資金。最重要的是，該診斷信息能被集成到控制系統(tǒng)中。”

　　設(shè)置可能是消耗時間的，Moscarino解釋說：“但是我們技術(shù)員都經(jīng)過培訓(xùn)，由于他們具有一定的經(jīng)驗，這已經(jīng)成為了次要問題，在場地發(fā)生故障的情況下，重新啟動已經(jīng)相當(dāng)簡單，我們通?？梢酝ㄟ^電話來支持終端用戶。”

　　EtherCat技術(shù)集團(tuán) PE,PMP,北美代表Joey Stubbs對數(shù)字運(yùn)動控制網(wǎng)絡(luò)的其他診斷優(yōu)勢給出詳述。“隨著數(shù)字接口的發(fā)展，控制系統(tǒng)可以定期監(jiān)視每個內(nèi)部寄存器，以顯示溫度、電流、故障代碼、總線 電壓、編碼器故障和電線中斷，”Stubbs說，“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。”

　　另一個供應(yīng)商認(rèn)為： “隨著數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，驅(qū)動配置和維護(hù)可以通過主要控制器直接管理，”Rockwell自動化公司Logix運(yùn)動市場部經(jīng)理Robert Hirschinger說：“這有助于支持目錄數(shù)字配置和減輕驅(qū)動固件更新。在控制器級上可以得到大量的驅(qū)動診斷和狀態(tài)信息。具有大型網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動的OEMs 廠商從單個連接點易于監(jiān)視、維護(hù)和配置這些信息。

　　現(xiàn)代高性能的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)通過板卡傳遞功能。Yaskawa 美國電子運(yùn)動應(yīng)用工程部高級經(jīng)理Bill Faber說，“在應(yīng)用中，運(yùn)動總線使控制類型更加靈活，如伺服放大器中關(guān)閉所有循環(huán)的能力，包括計算、扭轉(zhuǎn)、速度和位置。一個OEM廠商現(xiàn)在可以使用機(jī) 器控制器提供軌跡，具有較高的性能。因為當(dāng)今的伺服放大器提供極高的帶寬，還有先進(jìn)算法，如自動振動抑制和自適應(yīng)調(diào)整。”

　　分布式控制

　　對于許多廠商來說，數(shù)字總線優(yōu)于硬電線的最大優(yōu)點是它使分布式控制成為可能。分布式控制系統(tǒng)可以使用運(yùn)動控制器來執(zhí)行許 多局部控制功能，還有機(jī)動車速度的閉環(huán)控制。用許多運(yùn)動控制器提供的數(shù)字和模擬I/O實現(xiàn)功能。這些先進(jìn)控制器不僅有I/O，它們還包括局部實時控制的編 程功能。

　　在主要控制器、運(yùn)動控制器、其他類型遠(yuǎn)程控制器和遠(yuǎn)程I/O間使用高度數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接是可能的。分布式控制的強(qiáng)大形式使硬布線降低到最低限度。

　　盡管用硬電線，而不是用數(shù)字網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)分布式控制也是可能的，但實際上，這沒有任何意義。分布式網(wǎng)絡(luò)需要在控制器和I/O間不斷地與大量數(shù)據(jù)通信。通過數(shù)字運(yùn)動總線很容易實現(xiàn)，但用硬電線實現(xiàn)是很困難的。

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

　　其模具打印機(jī)和飲水機(jī)通過CANopen總線協(xié)議實現(xiàn)分布式控制。每個機(jī)器至少有15個運(yùn)動軸和50個I/O口。I/O 口主要是數(shù)字化的，與幾個模擬點混合。一臺電腦提供監(jiān)督控制，在每個軸上有一個智能運(yùn)動控制器。約15個左右CANopen使能運(yùn)動控制器處理局部運(yùn)動控 制和I/O接口。如果需要，向運(yùn)動控制器提供額外的CANopen總線I/O模塊。

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