自動化的未來在于向客戶提供整體解決方案,而非產(chǎn)品的組件,這使得集成平臺成為了必然的需求,而Automation Studio正是這種集成的代表之作,堪稱經(jīng)典。
一個平臺的意義在哪里?
我們強調(diào)Automation Studio這個平臺的“All In One”設計的意義在哪里呢?
整體解決方案的基礎在于提供完整的硬件系統(tǒng)并通過軟件來集成系統(tǒng),從而滿足應用的需求
--多個平臺需要多次學習,不同的開發(fā)平臺設計理念不同,容易讓開發(fā)者在其中變得混淆;
--多個平臺會限制功能的發(fā)揮;
• 不同的庫結(jié)構(gòu)造成無法連接;
• 不同架構(gòu)設計的產(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)品升級不同帶來的差異
• A公司新增一個功能,而B公司產(chǎn)品沒有這個功能的軟件接口;
• A公司取消這個產(chǎn)品的研發(fā),需要重新更換供應商;
集成架構(gòu)是未來發(fā)展趨勢,而B&R引領這一潮流
自Automation Studio開發(fā)即設計為集成平臺,貝加萊可以提供完整的控制系統(tǒng)硬件產(chǎn)品線,因此,它可以將其自主的產(chǎn)品無縫連接在內(nèi)。
Automation Studio將整個應用系統(tǒng)的開發(fā)集成在內(nèi),使得在一個系統(tǒng)里完成2個維度的集成
1.對象
對象是指在一個平臺里將控制器PLC、運動控制、網(wǎng)絡、顯示、I/O完全集成
2.流程
可以針對整個項目的開發(fā)全過程實現(xiàn)開發(fā),包括了系統(tǒng)的分析與配置、編程、調(diào)試、診斷、維護,它可以在設備開發(fā)、調(diào)試、到客戶現(xiàn)場的維護完全集成于一個平臺內(nèi)。
Automation Studio對于客戶的貢獻
實現(xiàn)客戶最大的專業(yè)性
Automation Studio是一個開放的平臺,開放性指它可以采用開放的庫以及開放基礎的庫給客戶用于開發(fā)應用功能
開放的庫包含
• IEC61131-3、PLCopen
• 自定義庫(套色、壁厚、色標、張力、溫度PID、液壓)
• C++,C#
•
開放性又指與第三方硬件&軟件的連接
• 視覺系統(tǒng)
• 運動控制
• 電機自整定(連接第三方電機與驅(qū)動)
• MATLAB/Simulink
• VNC Server
• Profibus/DeviceNet/Modbus/Ethernet/IP/CANopen
• XML
• OMAC PackML
• FDA 21CFR Part11
• ……
基于開放的庫及開放的連接,客戶可以實現(xiàn)最大的系統(tǒng)設計自由度,客戶可以基于B&R平臺開發(fā)任何其希望實現(xiàn)的功能與應用。
未來長期可用的開發(fā)平臺
模塊化的硬件&模塊化的軟件設計,使得代碼重用性得到提高
• 客戶開發(fā)不同機型可以共用已開發(fā)功能塊;
• 開發(fā)不同機器也可以共用
• 降低代碼開發(fā)的重復
對于Automation Studio其功能不斷完善,增強可以使得客戶在未來10年甚至更久的時間里都可以采用這一完整平臺來設計自己持續(xù)的機器升級與換代,甚至可以擴展不同的業(yè)務。
差異化競爭力設計平臺
差異化的競爭力來自差異化的設計,對于Automation Studio而言,差異化在于可以提供共性基礎上的個性化設計。
標準化不代表失去個性;
• 模塊的組成的應用可以是靈活的;
• 模塊本身是開放的,可以進行修改來完善;
• 模塊之間是低耦合的,不會影響其自由的組合;
軟件帶給客戶什么?
為什么B&R反復強調(diào)軟件的作用?
軟件實現(xiàn)無限可能
• 硬件可能是相同的,但是歐美機器為什么與國內(nèi)機器仍然巨大差異?
• 軟件的功能可以往易用性上發(fā)展,而這不依賴于硬件;
• 智能性不僅來自硬件提供測量與控制,智能的核心是軟件的設計;
• 工藝算法需要通過軟件來實現(xiàn);
• 軟件不占用硬件成本;
軟件實現(xiàn)差異化競爭力
這已為眾多的企業(yè)所證明,軟件用于封裝企業(yè)對于生產(chǎn)控制的獨特理解,代表專業(yè)的深度和設計的人性化、滿足客戶的操作性、維護簡便、升級方便、擴展快速等特性,均需要依賴于軟件的設計。
POWERLINK技術(shù)在包裝工業(yè)的應用
包裝工業(yè)對于實時網(wǎng)絡的需求
1.信息化和標準化
為了獲得最高的效益,企業(yè)必須最大化的優(yōu)化其整個生產(chǎn)系統(tǒng),而為此必須實現(xiàn)全廠數(shù)據(jù)的采集和全局的分析,從而使得生產(chǎn)的各個單元之間通過軟件進行耦合并可以進行數(shù)據(jù)分析和優(yōu)化,然后提供對生產(chǎn)過程的質(zhì)量、工藝、流程在時間上的最優(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,MES系統(tǒng)在歐美最大的應用市場即是包裝工業(yè)。
為此,以太網(wǎng)成為了選擇的對象,并且也在過去的數(shù)年里快速成長,信息化-在ERP、MES、CIMS系統(tǒng)里以太網(wǎng)已經(jīng)被廣泛的應用,成為無出其右的選擇,這就在于它的標準化和開放性。
2.效率和精度
效率和精度-這兩個問題影響了系統(tǒng)對于通信網(wǎng)絡的實時性的需求,對于多軸的同步要求、以及高速的采樣和基于時間的分析、機器人系統(tǒng)而言,實時性是必然的需求,系統(tǒng)的精度取決于循環(huán)周期,這是最基本的原理,因此,實時網(wǎng)絡也在過去的幾年里茁壯成長,涌現(xiàn)出一批基于實時控制需求的技術(shù)。
3.系統(tǒng)的復雜性提高
系統(tǒng)的復雜性在于控制對象的復雜性,基于傳統(tǒng)的脈沖控制的運動控制將無法滿足復雜機器功能設計的需求,而視覺系統(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)、機器人系統(tǒng)需要位置信息的快速傳遞,與傳統(tǒng)的包裝機械大不相同,越來越多的軟件功能需要系統(tǒng)進行大量的數(shù)據(jù)交換才能實現(xiàn),因此,對于網(wǎng)絡的實時性也變得更為迫切。
POWERLINK技術(shù)應時而生
由于傳統(tǒng)的以太網(wǎng)無法解決數(shù)據(jù)交換的確定性和實時性的任務要求而產(chǎn)生了對于實時以太網(wǎng)的需求,第一個實時以太網(wǎng)技術(shù),源自B&R的POWERLINK實時以太網(wǎng)在2001年即投入使用,它具有極高的性能,能夠滿足最為苛刻的時間性能要求
• 100Mbps傳輸速率
• 抖動<<1uS
• 最快循環(huán)周期100uS
• 經(jīng)測試,37個伺服軸、2000個I/O(800AIAO)的POWERLINK循環(huán)周期為368.96uS
高性能的實時網(wǎng)絡為多軸定位控制、機器人和CNC提供了高速同步的實現(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
除了高性能的設計外,POWERLINK還在功能設計上為包裝工業(yè)等機械制造領域的控制提供了保障
--任意拓撲
基于POWERLINK的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)比較靈活,可以多種拓撲,對于未來系統(tǒng)的升級而言,就是增加一根網(wǎng)線連接,并設置撥碼開關即可。
--支持熱插拔
對于現(xiàn)場的維護人員而言,如果熱插拔的電氣模塊需要互換檢測,則可以在線拔下模塊,POWERLINK在重新插入時仍可自動識別該模塊,并進行數(shù)據(jù)交換。
--直接交叉通信
這一功能在End User也許不用關心,畢竟他們只需要關心應用的實現(xiàn)而已,但是,在選擇系統(tǒng)時,響應能力是必須被考慮的。直接交叉通信提供了一個分布式系統(tǒng)最快的響應能力,無需通過主站,多個具有位置耦合的驅(qū)動單元可以以最快的方式進行同步,確保高性能的同步控制。
--支持IEC61508 SIL3安全系統(tǒng)標準的需求
POWERLINK在包裝行業(yè)的應用
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,根據(jù)需要而變化,這些虛擬主軸建立了一個同步關系,每個伺服軸的數(shù)據(jù)通過POWERLINK進行傳輸,其同步周期可以達到400uS,每個軸的速度、位置等通過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系通過智能的ACOPOS進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現(xiàn)對1000多個I/O點的uS級數(shù)據(jù)處理,能夠滿足高速灌裝的需求,另外,主機與外圍機器的配合可以通過滑環(huán)進行通信連接,POWERLINK可支持高速滑環(huán)連接處理,并且,POWERLINK Safety可以為機器提供滿足IEC61508 SIL3的功能安全一直性標準。
3.貼標機
對于貼標機而言,多個標站與輸送之間建立了位置的同步關系,這些位置同步可以通過POWERLINK傳輸?shù)矫總€軸,確保每個軸之間的位置同步,實現(xiàn)高速的高精度貼標。
4.瓦楞紙印刷
瓦楞紙的前沿送紙與印刷單元的每個軸建立了位置綁定關系,而印刷色組的軸間則通過POWERLINK的高速數(shù)據(jù)交換實現(xiàn)了電子齒輪同步,額外的偏差調(diào)整通過POWERLINK數(shù)據(jù)提供給每個伺服軸,通過軸的疊加實現(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、機器人碼垛系統(tǒng)均是對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)被證實為最成功的技術(shù)
來自ARC的2011年度運動控制市場報告顯示,B&R帶有POWERLINK接口的驅(qū)動系統(tǒng)在市場占有率達到第一,盡管這只是基于以太網(wǎng)技術(shù)的運動控制,但是,這顯示了B*R在這個領域的領先。
POWERLINK的未來意義
1.提供更為廣泛的方案優(yōu)化選擇
POWERLINK面向的對象可以是運動控制、液壓、視覺系統(tǒng)、機器人、I/O、專用型控制器,同時來自不同制造商的驅(qū)動與控制產(chǎn)品只要集成到POWERLINK接口便可開放的方式接入POWERLINK網(wǎng)絡,使得POWERLINK連接的硬件能夠為客戶提供更為廣泛的應用系統(tǒng)集成,這也使得客戶可以有更多的選擇,可以整體優(yōu)化設備的系統(tǒng)成本。
2.整廠自動化集成,自上而下的一網(wǎng)到底方案
POWERLINK不僅僅滿足運動控制這種對實時性有極高要求的應用,也支持異步數(shù)據(jù)交換,它能夠?qū)W(wǎng)絡中的管理數(shù)據(jù)進行傳輸并到達ERP、MES系統(tǒng)中,對于流程控制的DCS和SCADA同樣可以實現(xiàn)包括冗余、環(huán)網(wǎng)冗余、雙環(huán)網(wǎng)冗余的控制,實現(xiàn)整個工廠的離散制造與流程制造的集成,例如:對于啤酒的生產(chǎn)部分屬于流程工業(yè),采用DCS系統(tǒng),而對于厚道的灌裝與二次包裝則屬于離散工業(yè),POWERLINK可以實現(xiàn)其一體化的集成。
3.開源技術(shù)的未來
POWERLINK由于是一項開源技術(shù),得到了眾多的自動化組件廠商、End User的積極支持,未來更多的POWERLINK產(chǎn)品將在該網(wǎng)絡連接下實現(xiàn)最為廣泛的應用集成,客戶可以選擇不同性能要求以及功能設計的豐富產(chǎn)品,從而能夠最大的優(yōu)化系統(tǒng)的成本,也保持技術(shù)的長期可用,確保投資安全。