發布日期：2022-04-26 點擊率：48
如果機器生產廠家想要使工業制造中的機器和設備實現模塊化結構，現在還需要做出妥協，由一個中心控制器對多個模塊進行調節。而這會導致軟件結構的復雜化，從而產生費用高和維護困難的問題。而今，Lenze公司消除了這一弊端。現在，通過擴展自動化系統，使一個新的帶有集成控制器的創新驅動裝置為僅帶有一根運動軸的最小機器模塊直至綜合性多軸系統的技術解決方案所應用。
圖1 通過擴展自動化系統使一個新的帶有集成控制器的創新驅動裝置為僅帶有一根運動軸的最小機器模塊直至綜合性多軸系統的技術解決方案所應用
決定產品上市時間的重要標準
只有實現組合系統的通用性，才能保證所有機器設備模塊相同的應用軟件的使用。原始設備制造商(OEM)能夠使用最簡單的方法而且能夠在系統斷開的情況下，對每個應用狀況作出全面靈活的反應。這樣便形成能夠單個運行且可任意連接的自主機器設備模塊。不需要與僅有的軟件編碼進行適配，便可首次實現機器設備功能單元老版本“即插即用”(“Plug-and-play”)功能的應用。
幾十年來，機器設備生產廠家主要是將自己的注意力集中在以下三個方面：機器設備的性能、可使用性和質量。而今天對機器設備生產廠家來說,產品的上市時間成為一個具有決定性意義的挑戰：一部機器如何在用戶那快速投入運行呢?這也與原始設備制造商(OEM)如何靈活的應對其用戶的特殊應用要求密切相關。而僅僅能夠靈活的應對用戶的特殊應用要求還不夠：鑒于當前技術的轉變非常快速，對于用戶來說，快速實現技術創新或滿足技術創新對時間和費用方面的要求便成了決定性的重要標準。
工業4.0所形成的發展趨勢為機器設備生產廠家提供了因競爭而產生的差異性和改善自身市場地位的機遇。傳感器層面的全面數字化、IT基礎設施和云服務的連接以及整條生產線的各個機器的通用化集成、包括連接進企業資源規劃(ERP)系統和制造執行系統(MES)都需要向原始設備制造商(OEM)提出最重要的軟件技術應用要求。此外，還必須提出因機械和動力層面的復雜性日益加大而產生的要求。生產中所要求的靈活性以昂貴的運動控制器和不斷增多的軸的個數為前提條件，當由相對僵硬的機械單元來承擔生產任務時，例如，當由靈活的機器人運動件來承擔相對僵硬的機械單元的任務時，便要求一個昂貴的運動控制器和不斷增加軸的個數。
圖2 一個帶有中心控制器的機器模塊通過多軸驅動器i700的自動化拓撲
為了能夠在短時間內實現這些，許多原始設備制造商(OEM)便努力追求機器的模塊化，并且研發能夠簡單重復利用的相應的標準化功能單元。這樣的功能在繪圖板上能夠快速嵌入。每部機器補充添加附加功能的必要前提是能夠在一個鎖閉的功能單元中進行集成，而且與現有模塊不存在匹配問題。
機械件、電子件和軟件渾然一體
模塊化只有在機械件、電子件和軟件渾然為一體時才能成功實現。這樣，控制和驅動技術件便能夠區別應對單軸的機器模塊，或是需要多個同步軸甚至需要帶有多軸的一個復雜驅動結構件。每個單個具體模塊必須根據應用來發揮自己的功能。此外還有一個問題，那就是集成進驅動器中的非中心控制器是否能夠發揮控制功能，或是模塊由一個中央智能件進行控制。
滿足各種不同應用情況的可擴展的產品配置
這意味著為各種不同的模塊提供具有不同層次性能的可擴展的功能控制器的產品配置，以便使機械件、電子件和軟件渾然成為一體，具有相同的功能。迄今為止，Lenze公司的自動化專家們既在一個驅動器里集成了中心控制系統，也在一個驅動器里集成了分中心控制系統。
Lenze公司借助其研發的Servo-Inverter i900(伺服逆變器i900)告訴世人，其公司研發了一個帶有集成控制器的可完善自動化系統的新伺服驅動系統，排除了兩個拓撲之間的斷裂。這樣便能夠總使用相同的應用軟件和相同的工程工具(Engineering-Tool)。
Lenze公司演示了如何用一個可擴展的模塊化自動化系統和一個全面的標準單元專用軟件模塊來實現靈活的機器設計方案，以及如何借此大大降低機器設計方案的技術費用。Lenze公司利用跨生產廠家的標準和先進的通信界面使模塊簡單且同步進行合作。在此，水平集成可使用Ethercat、Profinet、Ethernet/IP或也可使用OMAC的Automation-ML和Pack-ML。對于帶有上一級控制的垂直集成來說，則是按照OPC UA或MQTT的標準執行。
使用的模塊可選擇中心控制或分中心控制
這樣，通過自動化系統的擴展，一個帶有集成控制器的創新伺服驅動器便首次實現了可用于僅帶有一根運動軸的最小機器模塊以及綜合性多軸系統的通用可擴展的技術解決方案。現在， Lenze公司既在控制器層面又在驅動器層面滿足了其客戶對技術解決方案的通用性要求。
圖3 一個集成在伺服逆變器里帶有中心控制器的機器模塊的自動化拓撲
Lenze公司的Servo-Inverter i900(伺服逆變器i900)充當了分中心和中心智能之間的橋梁。這樣在一部機器里使用的模塊便既可選擇中心控制又可選擇分中心控制,由此克服了必須從中心控制和分中心控制進行二選一的問題。因為客戶能夠由硬件和軟件建造一個緊密的產品配置，對于客戶來說，兩個拓撲同樣能夠使用，由此，機器設備生產廠家完全能夠根據應用，靈活的對客戶的要求作出反應。
這樣，Lenze公司的Servo-Inverter i900(伺服逆變器 i900)可作為分中心智能件作出反應，該分中心智能件像Lenze 公司產品組合的其他控制器一樣通過應用軟件工具箱“Fast”(Application-Software-Toolbox “Fast”)實現程序化，并且能夠集中到模塊的控制上，在模塊上加以應用。在需要時，沒有新編程序的情況下也可實現一部復雜機器的跨模塊同步。迄今，在中央控制器上實施的應用軟件在Servo-Inverter i900(伺服逆變器 i900)平臺上沒有變化。尤其是當擴展機器設備時模塊的個數增加，這使得控制的軸的個數增多，采取這樣的途徑可減少應用的復雜性，并能夠簡化技術。
對于程序化，借助于應用軟件工具箱 “Fast”(Application -Software-Toolbox “Fast”)，有一個標準單元提供機器結構里的典型應用。機器專有的技術模塊具有如定位、舉升、卷繞以及切割等功能，或為汽車目的市場上的對機器進行鉛封、以及在內部物流、消費品、印刷&兌換和紡織品上打印的功能。在此，用戶不再需要進行程序化，而僅需要調整應用的專門參數。Lenze公司已經對應用軟件工具箱 “Fast”(Application-Software-Toolbox “Fast”)的應用進行了大量應用測試和檢驗，用戶可隨即使用應用軟件工具箱 “Fast”(Application-Software-Toolbox “Fast”)。
借助Lenze公司這一通用且可擴展的自動化產品，可在短時間內為每個機器模塊研發一個標準單元式技術解決方案。這樣，原始設備制造商(OEM)便能夠在獨特功能的程序化中插入所獲得的時間，這些獨特的功能同樣能夠很方便的集成到應用軟件工具箱 “Fast”(Application-Software-Toolbox “Fast”)里。
將一個中心控制的拓撲應用軟件工具箱 “Fast”(Application -Software-Toolbox “Fast”)應用集成到Servo-Inverter i900 (伺服逆變器 i900)平臺上的技巧是在CiA 402的基礎上的標準化的系統界面API (Application Programming Interface)里。當控制器借助Ethercat與驅動器進行通信時，這個接口也在i900里實施。這樣，應用軟件工具箱 “Fast”(Application-Software-Toolbox “Fast”)的基礎模塊便同樣能夠按照PLC Open或IEC 61131-3在該系統上無縫反映出來。Lenze公司由此便能夠對已經完成的編程提供完全的反向兼容性。
