在运动控制编程中,用户希望能够将精力集中在具体任务上www.cechina.cn,其他的事情都交由软件处理(例如驱动固件下载和配置),集成软件编程环境能够胜任这个工作,B&R Industrial Automation公司的自动化技术总裁Robert Muehlfellner说道。
对于设备自动化,每一个人都需要运动控制、路径控制、连接驱动,并且需要使用诸如可视化、I/O处理和通讯等功能。过去,对这些功能的需求确实带来了一些困难,因为能够做到这种程度整合的系统当时并不存在。现在,即使是类人机器人、复杂的计算机数字控制(CNC)3D加工以及从多轴相关运动到单轴定位都能够完成实时修正——而且所有这些功能都能够在一个软件编程环境中实现。
驱动、移动和路径控制、可视化和I/O控制,所有这些工作都可以集成在一个环境下,例如B&R公司使用Automation Studio编程软件实现的通用运动控制(GMC)平台。图片来源:B&R 公司
还可以使用现成的视觉组件来创建复杂的设备功能。除了“经典”的组件,例如参数配置和运动编程,这种编程环境还提供仿真、日志和过程诊断工具。对于所有的运动控制应用的可视化方案来说,这些工具都是必备之物。灵活的系统架构和大量的功能模块,使定制和模块化设备产品线成为可能,能够满足用户的特定需求。
针对预期设备性能和最小化硬件成本的目的,这种软件简化了使用和选择不同电机技术的过程,不会增加工程复杂度。
集成平台应该包括驱动、运动和路径控制、可视化功能和I/O端口控制,还包括具有CNC功能的路径控制,在完整的项目周期内提供多种可用工具。开环控制器、闭环控制器、驱动器、CNC、机器人、通讯和可视化、以及可编程安全功能全部都可以在这个编程环境中进行设置,减少设备集成时间,削减了设备建造商和最终用户的维护成本。
模块化的加工和编程环境支持日常编程工作流程,并且使开发人员能够将更多精力倾注到设备本身。用户可以使用集成的标准化IEC61131-3语言和IEC体系下的ANSI-C和ANSI-C++语言。所有运动控制功能,例如点对点移动、相对坐标移动或者复杂机器人路径,都是用统一的功能模块来完成。
单轴定位、关联轴移动、CNC和机器人可以整合到一个软件系统中去,简化了驱动技术与DC电机、线性电机、步进电机、伺服电机和AC电机的集成过程。由于使用同样的软件,所以仅需要做简单的配置即可,不用重新编写代码。
运动控制软件的集中配置
对于驱动器编程来说,最大的进步或许就是向集中编程平台的变革,这种平台能够将多种驱动器编程软件包全部整合在一个自动化系统中,Bechhoff Automation公司的运动专家Matt Lecheler指出。有了这种先进的方法,Lecheler说道,工程师就能够在一个地方使用一种软件平台对可编程逻辑控制器(PLC)、I/O设备、运动控制和驱动器功能进行编程,这可以极大地节省成本,因为用户的需要购买的软件包数量、授权数量以及需要学习的软件数量都减少了。工程师的编程时间和培训时间也得以缩减。
Beckhoff Automation公司的TwinCAT软件是一种针对驱动器编程和其他工业设备的集成编程环境。它能够与多家供应商的硬件兼容。资料来源:Bechhoff Automation
当然,为驱动器以及机器上的所有其他设备提供集中的编程环境并非一个新的理念。集中编程方法已经出现了15年,很多设备搭建商和生产厂商正在使用这种方法进行编程。在复杂的PC端软件平台下,用户将驱动器作为自动化系统的一部分进行编程控制工程网版权所有,无需使用独立的软件对其进行编程。
一些软件能够在数字现场总线上自动定义设备(例如EtherCAT工业以太网协议),包括来自于多家供应商的伺服驱动产品。这种功能为工程师进一步节省了时间,对于设备搭建商和他们的用户来说,这意味着更少的设计时间、更有效率的调试以及更快地投入市场。这种包罗万象的软件平台支持在同一个系统管理器下对驱动器和其他自动化设备进行调整。集成软件包括先进运动控制编程中可能会用到的数字控制(NC)专用库文件、计算机数字控制(CNC)、驱动安全和其他功能。从简单到复杂的任何驱动器应用场合都能够通过采用这种平台实现高效的驱动器编程。
系统设计不再困扰
变换器、驱动器、变频驱动器、电机驱动器:不管你怎么称呼它们,工程师们都对这些器件的性能改善、节能效果和对电机的保护作用都深以为然并欣然接受。驱动器产品越来越多;Rockwell Automation公司的驱动软件产品经理Greg Mears说道,主流品牌产品采用的技术差别不大,都具有很好的性能和质量。
Rockwell Automation公司的RSLogix5000 v20软件为需要使用小型控制系统的生产厂商和设备搭建商提供了一种集成的控制系统。它使用Allen-Bradley CompactLogix控制器系列产品,将运动控制能力集成到了Ethernet/IP网络上,为用户提供的I/O端口数量从200到10000不等。AOP架构——例如PowerFlex 755 AOP架构在RSLogix 5000软件下的具体实现——允许对其他厂家的驱动器产品进行配置。图片来源:Rockwell Automation公司。
以前,在控制系统中增加一台驱动器意味着需要学习一种新的软件工具并且管理独立的驱动器配置文件。如果编程软件能够将驱动器和控制器整合在一起,用户的学习曲线就能够得以改善。由于只需要采购并且学习一种软件包,所以驱动器和控制器的管理的更加容易。
I/O端口不匹配的风险降低:在安装驱动器的时候,一个复杂的任务就是在两种编程环境中达到同步。例如,如果在不同的时间使用不同的工具对控制器和驱动器进行配置,那么I/O端口设置就可能发生冲突。控制器需要一种尺寸的I/O端口,而驱动器则选择了另外一种尺寸的I/O端口,这样一来在程序中就会发生I/O端口连接故障。这种讨厌的问题总是项目时间节点降至时令人发狂。对驱动器采用集中配置,用户可以在同一时间使用同样的工具对网络连接的两端同时进行配置,减少了故障发生的潜在可能,对于驱动器使用数量巨大的应用领域,这一点带来的好处尤为明显。
连续配置:为了简化维护过程,改善对信息的操作能力,一些软件将驱动器配置数据保存下来,作为控制器项目文件的一部分,存储于控制器中。因此,无需存储和维护多个文件——针对控制器和所有驱动器配置,用户仅需要一个文件就足够了。在故障发生的时候,对原有驱动器配置进行更换或者恢复是一个很简单的过程,控制器能够自动将配置下载到替换后的驱动器中,进一步减少了停机时间。
没有隐藏参数:不同的编程参数和标签会给驱动器配置带来巨大挑战。很多控制器将驱动器信息在内存中的相邻区域存储,每一个驱动器参数使用一组物理地址或者数字进行标识,而不是使用描述名称。典型的标签可能是“.data3”或者“.data4”形式,用户必须频繁地查阅用户手册才能够对控制程序进行建档。这种枯燥的工作十分耗时,而且同一个系统中的每一个驱动器都要重复进行这种工作。
简化代码:在安装驱动器时,多个工程师可能共同开发代码的不同部分,这实际上增加了代码复杂度。代码风格各异,安装和投建变成了一项枯燥和复杂的任务。用户定义的附加指令可以将驱动器的专用代码打包成一个可以重用的代码模块,开发和代码验证的难度得以降低,由于无需频繁地开发那些可能会反复用到的控制算法控制工程网版权所有,所以项目进行的连续性也得以保证。