自动化的未来在于向客户提供整体解决方案,而非产品的组件,这使得集成平台成为了必然的需求,而Automation Studio正是这种集成的代表之作,堪称经典。
一个平台的意义在哪里?
我们强调Automation Studio这个平台的“All In One”设计的意义在哪里呢?
整体解决方案的基础在于提供完整的硬件系统并通过软件来集成系统,从而满足应用的需求
--多个平台需要多次学习,不同的开发平台设计理念不同,容易让开发者在其中变得混淆;
--多个平台会限制功能的发挥;
• 不同的库结构造成无法连接;
• 不同架构设计的产品之间的功能并非一一匹配的;
--需要额外的软件编程来连接;
• 通信连接的接口程序;
• 功能连接的额外调用程序;
• 每次不同的软件连接;
--产品升级不同带来的差异
• A公司新增一个功能,而B公司产品没有这个功能的软件接口;
• A公司取消这个产品的研发,需要重新更换供应商;
集成架构是未来发展趋势,而B&R引领这一潮流
自Automation Studio开发即设计为集成平台,贝加莱可以提供完整的控制系统硬件产品线,因此,它可以将其自主的产品无缝连接在内。
Automation Studio将整个应用系统的开发集成在内,使得在一个系统里完成2个维度的集成
1.对象
对象是指在一个平台里将控制器PLC、运动控制、网络、显示、I/O完全集成
2.流程
可以针对整个项目的开发全过程实现开发,包括了系统的分析与配置、编程、调试、诊断、维护,它可以在设备开发、调试、到客户现场的维护完全集成于一个平台内。
Automation Studio对于客户的贡献
实现客户最大的专业性
Automation Studio是一个开放的平台,开放性指它可以采用开放的库以及开放基础的库给客户用于开发应用功能
开放的库包含
• IEC61131-3、PLCopen
• 自定义库(套色、壁厚、色标、张力、温度PID、液压)
• C++,C#
•
开放性又指与第三方硬件&软件的连接
• 视觉系统
• 运动控制
• 电机自整定(连接第三方电机与驱动)
• MATLAB/Simulink
• VNC Server
• Profibus/DeviceNet/Modbus/Ethernet/IP/CANopen
• XML
• OMAC PackML
• FDA 21CFR Part11
• ……
基于开放的库及开放的连接,客户可以实现最大的系统设计自由度,客户可以基于B&R平台开发任何其希望实现的功能与应用。
未来长期可用的开发平台
模块化的硬件&模块化的软件设计,使得代码重用性得到提高
• 客户开发不同机型可以共用已开发功能块;
• 开发不同机器也可以共用
• 降低代码开发的重复
对于Automation Studio其功能不断完善,增强可以使得客户在未来10年甚至更久的时间里都可以采用这一完整平台来设计自己持续的机器升级与换代,甚至可以扩展不同的业务。
差异化竞争力设计平台
差异化的竞争力来自差异化的设计,对于Automation Studio而言,差异化在于可以提供共性基础上的个性化设计。
标准化不代表失去个性;
• 模块的组成的应用可以是灵活的;
• 模块本身是开放的,可以进行修改来完善;
• 模块之间是低耦合的,不会影响其自由的组合;
软件带给客户什么?
为什么B&R反复强调软件的作用?
软件实现无限可能
• 硬件可能是相同的,但是欧美机器为什么与国内机器仍然巨大差异?
• 软件的功能可以往易用性上发展,而这不依赖于硬件;
• 智能性不仅来自硬件提供测量与控制,智能的核心是软件的设计;
• 工艺算法需要通过软件来实现;
• 软件不占用硬件成本;
软件实现差异化竞争力
这已为众多的企业所证明,软件用于封装企业对于生产控制的独特理解,代表专业的深度和设计的人性化、满足客户的操作性、维护简便、升级方便、扩展快速等特性,均需要依赖于软件的设计。
POWERLINK技术在包装工业的应用
包装工业对于实时网络的需求
1.信息化和标准化
为了获得最高的效益,企业必须最大化的优化其整个生产系统,而为此必须实现全厂数据的采集和全局的分析,从而使得生产的各个单元之间通过软件进行耦合并可以进行数据分析和优化,然后提供对生产过程的质量、工艺、流程在时间上的最优匹配,这使得信息化渐渐成为包装工业的发展方向,据统计,MES系统在欧美最大的应用市场即是包装工业。
为此,以太网成为了选择的对象,并且也在过去的数年里快速成长,信息化-在ERP、MES、CIMS系统里以太网已经被广泛的应用www.cechina.cn,成为无出其右的选择,这就在于它的标准化和开放性。
2.效率和精度
效率和精度-这两个问题影响了系统对于通信网络的实时性的需求,对于多轴的同步要求、以及高速的采样和基于时间的分析、机器人系统而言,实时性是必然的需求,系统的精度取决于循环周期,这是最基本的原理,因此,实时网络也在过去的几年里茁壮成长,涌现出一批基于实时控制需求的技术。
3.系统的复杂性提高
系统的复杂性在于控制对象的复杂性,基于传统的脉冲控制的运动控制将无法满足复杂机器功能设计的需求,而视觉系统需要更大的数据处理能力和传输速度、安全系统则需要数据的可靠交换、液压系统、机器人系统需要位置信息的快速传递,与传统的包装机械大不相同,越来越多的软件功能需要系统进行大量的数据交换才能实现,因此,对于网络的实时性也变得更为迫切。
POWERLINK技术应时而生
由于传统的以太网无法解决数据交换的确定性和实时性的任务要求而产生了对于实时以太网的需求,第一个实时以太网技术,源自B&R的POWERLINK实时以太网在2001年即投入使用控制工程网版权所有,它具有极高的性能,能够满足最为苛刻的时间性能要求
• 100Mbps传输速率
• 抖动<<1uS
• 最快循环周期100uS
• 经测试,37个伺服轴、2000个I/O(800AIAO)的POWERLINK循环周期为368.96uS
高性能的实时网络为多轴定位控制、机器人和CNC提供了高速同步的实现能力,高精度生产系统确保了高品质产品与效率的提升。
不仅仅是性能
除了高性能的设计外,POWERLINK还在功能设计上为包装工业等机械制造领域的控制提供了保障
--任意拓扑
基于POWERLINK的网络拓扑结构比较灵活,可以多种拓扑,对于未来系统的升级而言,就是增加一根网线连接,并设置拨码开关即可。
--支持热插拔
对于现场的维护人员而言,如果热插拔的电气模块需要互换检测,则可以在线拔下模块,POWERLINK在重新插入时仍可自动识别该模块,并进行数据交换。
--直接交叉通信
这一功能在End User也许不用关心,毕竟他们只需要关心应用的实现而已,但是CONTROL ENGINEERING China版权所有,在选择系统时,响应能力是必须被考虑的。直接交叉通信提供了一个分布式系统最快的响应能力,无需通过主站,多个具有位置耦合的驱动单元可以以最快的方式进行同步,确保高性能的同步控制。
--支持IEC61508 SIL3安全系统标准的需求
POWERLINK在包装行业的应用
1.热膜包装系统
在热膜包装系统中分瓶、切膜、送膜、裹膜,其伺服轴从4~16个,根据需要而变化,这些虚拟主轴建立了一个同步关系,每个伺服轴的数据通过POWERLINK进行传输,其同步周期可以达到400uS,每个轴的速度、位置等通过POWERLINK为其它轴所获取控制工程网版权所有,轴与轴之间的既有电子齿轮或电子凸轮关系通过智能的ACOPOS进行本地的速度与位置同步。
2.灌装系统
在高速的灌装系统中,基于POWERLINK的高速阀控制可以实现对1000多个I/O点的uS级数据处理,能够满足高速灌装的需求,另外,主机与外围机器的配合可以通过滑环进行通信连接,POWERLINK可支持高速滑环连接处理,并且,POWERLINK Safety可以为机器提供满足IEC61508 SIL3的功能安全一直性标准。
3.贴标机
对于贴标机而言,多个标站与输送之间建立了位置的同步关系,这些位置同步可以通过POWERLINK传输到每个轴,确保每个轴之间的位置同步CONTROL ENGINEERING China版权所有,实现高速的高精度贴标。
4.瓦楞纸印刷
瓦楞纸的前沿送纸与印刷单元的每个轴建立了位置绑定关系,而印刷色组的轴间则通过POWERLINK的高速数据交换实现了电子齿轮同步,额外的偏差调整通过POWERLINK数据提供给每个伺服轴,通过轴的叠加实现精确的调整,保持了印刷套色的高精度控制。
其它,例如泡罩包装、胶囊填充、机器人码垛系统均是对于高精度的同步有着迫切需求的系统,POWERLINK在其中扮演着重要的角色。
POWERLINK已经被证实为最成功的技术
来自ARC的2011年度运动控制市场报告显示,B&R带有POWERLINK接口的驱动系统在市场占有率达到第一,尽管这只是基于以太网技术的运动控制,但是CONTROL ENGINEERING China版权所有,这显示了B*R在这个领域的领先。
POWERLINK的未来意义
1.提供更为广泛的方案优化选择
POWERLINK面向的对象可以是运动控制、液压、视觉系统、机器人、I/O、专用型控制器,同时来自不同制造商的驱动与控制产品只要集成到POWERLINK接口便可开放的方式接入POWERLINK网络,使得POWERLINK连接的硬件能够为客户提供更为广泛的应用系统集成,这也使得客户可以有更多的选择,可以整体优化设备的系统成本。
2.整厂自动化集成,自上而下的一网到底方案
POWERLINK不仅仅满足运动控制这种对实时性有极高要求的应用,也支持异步数据交换,它能够对网络中的管理数据进行传输并到达ERP、MES系统中,对于流程控制的DCS和SCADA同样可以实现包括冗余、环网冗余、双环网冗余的控制,实现整个工厂的离散制造与流程制造的集成,例如:对于啤酒的生产部分属于流程工业,采用DCS系统,而对于厚道的灌装与二次包装则属于离散工业,POWERLINK可以实现其一体化的集成。
3.开源技术的未来
POWERLINK由于是一项开源技术,得到了众多的自动化组件厂商、End User的积极支持,未来更多的POWERLINK产品将在该网络连接下实现最为广泛的应用集成,客户可以选择不同性能要求以及功能设计的丰富产品,从而能够最大的优化系统的成本,也保持技术的长期可用,确保投资安全。