集成逻辑与运动控制有何新进展?供应商回复

贝加莱工业自动化公司产品工程师Daniel Ghizoni的回答

自动化的世界十多年来，我们一直听说集成逻辑和运动控制。在这方面有什么新进展?你认为主要趋势是什么?
丹尼尔Ghizoni:贝加莱的理念一直是提供一个真正集成的IDE(集成设计环境)，作为一个公司，为客户提供完整的系统解决方案。通过自动化工作室，我们的客户拥有一个集成的逻辑、可视化和运动开发平台。

最近增加的运动控制包SDC(智能设备控制器)提供了跨不同硬件平台的运动控制算法的集成。同样的软件包和程序可以用于不同的机器类型，从低成本，步进电机为基础的解决方案，到高性能，伺服设计。

我们在市场上看到的一个趋势是将高精度运动控制器集成到PLC中。PLC现在能够执行计算密集型控制，如计算机数字(CNC)和机器人控制。贝加莱在其平台上提供了CNC内核(已经有很长一段时间了)，并将其与运动控制包集成，使用于伺服的CNC软件应用程序可以很容易地迁移到使用步进电机。而CNC本身并不是一个新的趋势，新的应用对精度的要求明显更高。

亚历山大-伍尔兹:贵公司在这个领域提供的主要产品线或解决方案是什么?
Ghizoni:自动化工作室，我们的IDE，一直提供集成逻辑，运动控制和可视化设计在一个单一的工具。我们的控制器，从低成本的plc，到高端的基于英特尔的工业PC，都能够在一个单一的解决方案中执行逻辑和运动控制。通过实时以太网POWERLINK现场总线与电机驱动器进行通信。

亚历山大-伍尔兹:集成逻辑/运动控制在多大程度上被机器制造商、集成商和/或终端用户所采用?这一技术在哪些特定行业得到了更广泛的应用?
Ghizoni:由于集成逻辑和运动控制是我们的理念和技术的组成部分，它被我们所有拥有运动应用的客户所使用。越来越多的机械制造商已经从使用专用运动控制器转向在其贝加莱plc中执行数控应用。

亚历山大-伍尔兹:集成逻辑/运动控制技术更广泛应用的主要驱动力和/或促成因素是什么?
Ghizoni:将数字密集控制技术集成到PLC中的驱动因素之一是PLC计算能力的巨大扩展。贝加莱的工业pc配有英特尔Core2 Duo和基于atom的处理器，时钟速度高达2.6GHz。这种处理能力能够以更快的周期完成相当多的控制任务，而过去的PLC处理速度根本不够快。对客户来说，这样做的好处是简单——只有一个硬件来处理所有的机器任务，只有一个软件来开发，只有一个单元来与工厂监控软件连接。

亚历山大-伍尔兹:客户使用这项技术的主要好处是什么?如果可能，请提供效益的量化，以及一些具体的客户例子。
Ghizoni将运动控制算法集成到可视化和逻辑控制器的好处主要在于集中化带来的易用性。有一个单一的开发平台，可视化可以直接访问与运动相关的变量和诊断，终端用户可以通过一个单一的网关来实现工厂管理应用。

倍福自动化有限责任公司技术营销经理Corey McAtee的回应

自动化的世界十多年来，我们一直听说集成逻辑和运动控制。在这方面有什么新进展?你认为主要趋势是什么?
科里McAtee倍福自动化于1988年推出了该公司第一个集成逻辑和运动控制解决方案，采用基于dos的S1000软件平台。对于包括Beckhoff在内的一些自动化和控制供应商来说，这并不是一项新技术。

随着多核工业pc (ipc)的出现，贝克霍夫不得不为这些处理器提供的额外动力找到一个实际用途，接下来的逻辑步骤是将机器人控制纳入其中。Beckhoff最近发布了TwinCAT NC I的运动学软件库，除了基本的PLC逻辑和运动控制功能外，该软件库还有助于机器人技术的集成。TwinCAT已经非常适合用于逻辑和运动控制系统，因此为机器人控制添加一个基本的运动学库，如SCARA、3D Delta等是自然的发展。

在寻找这种集成的好处时，您需要后退一步，查看整个机器。例如，让我们研究使用Delta机器人从传送带中挑选并放入容器的包装线上的节省。在传统的控制系统中，机械制造商将机器人单独进行控制，并使用现场总线系统与PLC和运动控制器进行异步通信。运动控制器、机器人控制器和PLC之间的同步通信减少了整个系统代码，并消除了大量不必要的硬件。例如，所有的凸轮和齿轮传动都可以通过电子方式完成，因此不需要运行二次编码器。

亚历山大-伍尔兹:贵公司在这个领域提供的主要产品线或解决方案是什么?
McAtee: TwinCAT NC I软件平台，带有TwinCAT运动学转换库

亚历山大-伍尔兹:集成逻辑/运动控制在多大程度上被机器制造商、集成商和/或终端用户所采用?这一技术在哪些特定行业得到了更广泛的应用?
McAtee: Beckhoff并不是严格的专注于特定的行业，所以在我们的书中，所有需要逻辑和运动控制的行业都不同程度的采用了集成。用户开始实现并理解集成运动控制器和PLC可以简化项目开发时间的易用性。在TwinCAT系统软件的配置阶段，通常可以看到时间的减少，从软件配置中抽象出硬件配置，允许用户将一个程序应用到多种驱动类型——从步进到伺服到vfd——而无需更改任何运动代码。

亚历山大-伍尔兹:集成逻辑/运动控制技术更广泛应用的主要驱动力和/或促成因素是什么?
McAtee:标准的、现成的技术进步导致了“科学自动化”，这是Beckhoff的一个前沿方法。这种方法可以消除人们通常在机器上用于高精度温度测量、状态监测和机器人等功能的黑匣子。Scientific Automation的执行方法是利用新的多核工业pc (ipc)上现有的所有额外CPU周期，并将其与高速现场总线EtherCAT相结合。

亚历山大-伍尔兹:使用这种技术对客户的主要好处是什么?如果可能，请提供效益的量化，以及一些具体的客户例子。
McAtee:大量的好处包括前面提到的消除昂贵的黑匣子，减少系统的复杂性，更小的机器占地面积，更少的故障点，更可靠的系统和缩短上市时间。通过使用一个控制平台、一个不需要每年授权升级的通用软件包(TwinCAT)和一个网络(EtherCAT)，可以获得额外的效率。

通过使用高速I/O和集成的高性能驱动器，没有机载智能，我们正在把控制卸回给IPC。通过这种方式，用户可以降低系统的复杂性和成本。用户不再需要一个特殊的驱动器或特殊的I/O来与该驱动器通信，他们可以使用现成的组件，这允许他们完全按照他们想要的方式构建系统。它还提供了通过使用一个标准的控制包，而不是专门的软件驱动器，PLC和其他一切，轻松调试系统的能力。

这似乎是显而易见的，但它是一个重要的提醒，总体系统节省的方式是不同的—这些在系统实现和持续的系统支持中最重要，而这些成本往往是被遗忘的。一个更集成、软件更丰富的控制系统，可以在更少的逻辑/运动控制硬件的情况下提供更多的功能，这将有助于提前实现更有利可图的操作，但更重要的是，从长远来看也是如此。

来自博世力士乐驱动与控制产品经理Joaquin Ocampo的回应

自动化的世界十多年来，我们一直听说集成逻辑和运动控制。在这方面有什么新进展?你认为主要趋势是什么?
杰昆·奥坎波其中一个主要的趋势是使用一个总线，基于以太网的现场总线通信解决方案是现在的趋势。博世力士乐使用SERCOS III用于运动、I/O和其他外围设备，而不是传统的一根总线用于运动控制，另一根总线用于I/O和其他外围设备的架构。

亚历山大-伍尔兹:贵公司在这个领域提供的主要产品线或解决方案是什么?
奥坎波:博世力士乐提供IndraMotion MLD -运动逻辑驱动器。
IndraMotion MLD-S单轴解决方案。
IndraMotion MLD-M用于多轴解。
indrdrive的尺寸范围广泛，从50W到630KW。
IndraDrive紧凑型，IndraDrive模块化和IndraDrive紧凑型系列(Cs)集成PLC。

indrdrive集成了运动控制，最多可以控制10个轴。复杂的运动，如:电子凸轮，运动轮廓，和电子同步可以通过indrdrive中的PLC完成。我们的indrive作为主机，使用SERCOS III以太网与从机通信，完成必要的动作。反过来，这个主控制器可以通过几乎任何现场总线通信成为更高阶控制的从控制器，例如:SERCOS III、EtherNet/IP™、EtherCAT®或ProfiNet®。这为机器制造者提供了灵活性。这使得在他的机器上添加一个具有复杂运动的模块变得更加容易，而无需在更高阶的PLC上编程。该程序使用标准的IEC61131语言，在indrdrive中完成，驱动器负责多达10个轴的运动。

博世力士乐还提供IndraMotion mlc运动逻辑控制，用于一般自动化和应用多达64个轴。

我们提供IndraMotion mtx用于机床应用，或在真正的插值是需要的应用，如石头切割或水射流切割。

亚历山大-伍尔兹:集成逻辑/运动控制在多大程度上被机器制造商、集成商和/或终端用户所采用?这一技术在哪些特定行业得到了更广泛的应用?
奥坎波似乎所有行业都在使用这项技术。目前，我已经看到在一般自动化或工作单元应用程序中使用这种方法。一些应用已经在塑料工业，包装工业，汽车，航空航天，金属成形，电器和金属管道。

亚历山大-伍尔兹:集成逻辑/运动控制技术更广泛应用的主要驱动力和/或促成因素是什么?
奥坎波:减少面板尺寸，减少布线，使用常用软件和编程工具，并且不需要知道专门的编程语言。

适用于特定应用的IEC 61131编程语言和PLCOpen兼容功能块;使它更容易使用博世力士乐IndraMotion MLD。

亚历山大-伍尔兹:使用这种技术对客户的主要好处是什么?如果可能，请提供效益的量化，以及一些具体的客户例子。
奥坎波:一个供应商为他们的运动需求。

节省机柜空间，设计和布线。柜体尺寸可减少高达20%。

单软件解决方案，设置驱动器参数，调试，编程和诊断。

来自kolmorgen高级产品线经理Chris Radley的回复

自动化的世界十多年来，我们一直听说集成逻辑和运动控制。在这方面有什么新进展?你认为主要趋势是什么?
克里斯·吉伦希尔改变的一个关键因素是高速确定性网络的出现，用于支持软PLC(通过IEC61131-3集成逻辑)和运动。

使用EtherCAT®等以太网解决方案，PLC机器控制和运动控制不再需要单独的网络。更重要的是，像科尔摩根自动化套件这样的新一代解决方案真正集成了PLC和运动引擎，提供了一个编程环境，运动和过程控制之间的紧密耦合，以获得更高的性能。

亚历山大-伍尔兹:你们公司在这个领域提供的主要技术/解决方案是什么?
拉德利:科尔摩根的最新产品是Kollmorgen Automation Suite™，它结合了软件、硬件和服务，提供完整的机器自动化解决方案。

该软件包括完整的IEC61131-3软PLC，具有工业标准PLCopen运动引擎和Kollmorgen独特的Pipe Network™运动解决方案，提供简单而优雅的图形运动编程能力，特别适合复杂的传动和凸轮应用。该软件套件是一个用于所有编程的单一环境，包括过程、运动、人机界面等。内置易于使用的功能，如自动识别连接的网络设备，使其快速和容易建立系统解决方案。

Kollmorgen的硬件产品包括控制器，驱动器，电机，I/O, HMI，齿轮头和线性定位器，这些预先配置和测试一起工作，以获得最佳性能和易于集成。kolmorgen还为应用程序开发、启动和培训提供支持服务。

亚历山大-伍尔兹:集成逻辑/运动控制在多大程度上被机器制造商、集成商和/或终端用户所采用?这一技术在哪些特定行业得到了更广泛的应用?
吉伦希尔集成逻辑/运动控制通常是大多数新机器应用的一个考虑因素。虽然一些客户将继续使用独立的逻辑和运动控制，但这些客户至少正在评估切换到集成解决方案的好处。

包装、转换和柔版印刷行业广泛使用集成解决方案。目前，我们看到半导体和电子组装市场的采用曲线较慢。

亚历山大-伍尔兹:集成逻辑/运动控制技术更广泛应用的主要驱动力和/或促成因素是什么?
吉伦希尔有几个因素驱动集成解决方案:

*(1)由于处理所有机器和运动控制的单一编程环境，更快的上市时间。开发人员只学习一种工具，它可以执行机器应用程序所需的所有任务。

*(2)采用单一环境、单一网络和通用硬件(机器和运动控制用一个控制器，而不是单独的PLC和运动控制器)，降低成本。

*(3)软PLC采用IEC61131-3、运动控制采用PLCopen等通用标准。对于可能需要与多个供应商合作的OEM，他们仍然可以受益于不必重新学习完全不同的工具。

*(4)所有软件、硬件和服务的单一供应商。

集成系统可以通过过程引擎和运动引擎的紧密耦合实现更高的性能。

亚历山大-伍尔兹:客户使用这项技术的主要好处是什么?如果可能，请提供效益的量化，以及一些具体的客户例子。
吉伦希尔:两个主要的好处是更快的上市时间和更高的性能。

如上所述，更快的上市时间来自于使用单一编程环境来完成机器应用程序的所有方面。我们不再需要在一种工具中开发过程编程，在另一种工具中开发运动编程，在第三种工具中开发人机界面，并可能使用其他工具来处理I/O集成和驱动设置等事情。对于独立的工具，即使机器制造者已经学会并熟练使用它们，他们仍然需要将独立的结果集成在一起，并管理调试和跨所有独立元素支持系统的问题。当单个集成开发环境与软件自动识别和自动设置的预配置组件相结合时，开发和部署时间将大大减少。从概念到机器部署的时间减少了30%到50%是很正常的。

高性能来自于能够将整个程序作为一个集成实体运行，而不是必须在独立的控制器之间传递过程逻辑和运动控制的命令。

罗克韦尔自动化公司首席工程师Bob Hirschinger的回复

自动化的世界十多年来，我们一直听说集成逻辑和运动控制。在这方面有什么新进展?你认为主要趋势是什么?
鲍勃Hirschinger运动控制功能的不断进步。最近的一项创新包括用于非线性机械系统控制的嵌入式运动学。我们对机器人的PAC支持消除了对专用机器人控制器的需求。此外，基于驱动和基于网络的驱动安全性(sil2、PLd & SIL3、PLe安全关闭、安全方向和安全速度)已被纳入以提高生产率。

另一个重要的趋势是以太网/IP网络上的集成运动。该解决方案提供了一个完整的机器控制网络，简化和提高机器设计。客户现在可以在一个单一的软件环境rslogix™5000中使用运动配置文件和指令集在以太网/IP上配置、调试、编程和维护Allen-Bradley®Kinetix®6500伺服驱动器和PowerFlex®755交流驱动器。这个解决方案的一个关键属性是它使用了ODVA的CIP运动和CIP同步技术，所有这些都建立在通用工业协议(CIP)上。EtherNet/IP使用标准的、未经修改的以太网，它允许您有效地管理实时控制和信息流，以改进全厂优化、更明智的决策和更好的业务性能。它还包括高性能的以太网网络设备的时间同步控制，包括位置驱动器输出和多序列事件检测。

罗克韦尔自动化运动分析仪软件通过使其更快、更容易地分析、优化、模拟和选择运动控制系统，帮助机械制造商获得机电一体化设计方法的全部好处。该软件使机器制造商能够在虚拟环境中建模机电系统，并预测其系统的能源消耗和成本。

亚历山大-伍尔兹:贵公司在这个领域提供的主要产品线或解决方案是什么?
Hirschinger目前，我们为广泛的交流和伺服驱动器、各种电机和执行器产品以及机电一体化设计工具提供集成运动功能的pac，具体包括:

* Logix PAC控件和RSLogix 5000软件
*伺服(Kinetix)和交流驱动器(PowerFlex) 1-700马力
* Kinetix旋转电机，直接驱动电机，直线级和电机
*运动分析仪机电一体化设计、仿真、优化等软件工具

亚历山大-伍尔兹:集成逻辑/运动控制在多大程度上被机器制造商、集成商和/或终端用户所采用?这一技术在哪些特定行业得到了更广泛的应用?
Hirschinger:集成运动控制正在全球范围内广泛的行业中被机械制造商，集成商和终端用户采用。它在包括食品和饮料，消费品包装，材料处理，组装，转换/印刷/网络，以及轮胎和橡胶等多个行业显示出特别的实力。

亚历山大-伍尔兹:集成逻辑/运动控制技术更广泛应用的主要驱动力和/或促成因素是什么?Hirschinger:集成运动控制由多个关键领域驱动;然而，主要的促成因素是:

*加强易用性设计、实施、优化和维护
*通过改进OEE提高生产线性能，提高生产线速度和机器正常运行时间
*灵活性-多种产品线和产品随时间切换
*符合行业标准，如IEC 61131-3
*法规遵从性要求，例如21 CFR 11
*实时访问大量的数据，用于过程和设备监控

亚历山大-伍尔兹:使用这种技术对客户的主要好处是什么?如果可能，请提供利益的量化和一些具体的客户例子。
Hirschinger一个关键的好处是，它为离散、驱动、运动和过程控制提供了一个通用的解决方案(硬件、软件、工具、方法)，这有助于减少培训和库存，提供更容易的线集成，并允许使用共同的标准。

此外，通过减少冗余部件和控制，设备购置成本也较低。人们可以更广泛地获取工艺和设备状态和诊断信息，从而实现实时工艺监控，提高产品质量和机器OEE。

Zuri H. Evans，西门子工业公司，驱动技术，运动控制器产品经理的回应

自动化的世界十多年来，我们一直听说集成逻辑和运动控制。在这方面有什么新进展?你认为主要趋势是什么?
Zuri h·埃文斯在过去，需要多个专用硬件组件和一个PLC来正确地监控一台机器。如今，一个Simotion运动控制器可以在一个控制器中处理一台机器所需的所有功能，包括:PLC逻辑、驱动控制、同步运动控制、3D插补、机器人控制、液压控制、温度控制、PID控制、综合运动安全，以及一个功能齐全的综合web服务器。这不仅大大减少了面板空间和接线，而且还简化了(有时甚至消除了)现场总线配置，

随着网络服务器的集成以及Profinet等基于以太网的现场总线技术的不断发展，终端用户现在可以完全支持他们的机器，而无需特殊的软件。他们所需要的只是一个网络浏览器和以太网连接。这允许他们监控和写入变量，使用基于web的示波器运行跟踪，查看所有告警历史和诊断，更新FW，甚至更新任何PC上的整个机器项目与web浏览器。使用SSL加密的密码保护页面使机器既安全又可访问。

这种扩展的能力不仅是硬件改进的结果，比如更快的处理器和将工作内存扩展到70MB。同样重要的是Simotion的创新架构。使用编译代码而不是解释代码可以更快地执行用户代码，可以降低到每250个µs(每秒4000次)循环调用一次。在面向对象的环境中编程允许Simotion从运行第三方驱动器转换到运行西门子Sinamics驱动器，而无需更改用户代码。用户只需重新配置轴线对象，以与Sinamics驱动器进行通信，快速，方便的改装。

此外，在这个面向对象的环境中，用户不再需要直接处理硬件地址。所有内容都由变量名引用，并且Simotion自动处理硬件地址分配(I/O是可选的)。这个概念极大地简化了用户代码——所有用户代码——的重用——因为没有什么是硬编码的。

这种现代架构还为用户在执行代码方面提供了更大的灵活性。用户可以使用循环事件用于PLC逻辑，序列事件用于运动逻辑，定时器事件用于通信和数据管理，中断事件用于高速输入的快速响应，确定性事件(下降到250 μ s)用于自适应位置修正。其好处是快速的机器响应不再只依赖于快速的周期时间。

亚历山大-伍尔兹:贵公司在这个领域提供的主要产品线或解决方案是什么?
埃文斯: Simotion Family包括三种硬件平台:

*基于控制器-包括四个板载模拟端口理想的改造应用和液压控制

*基于PC的-包括一个高性能控制器，运行WinXP与独立的模拟内核并行运行。这是理想的高轴数(高达64轴)和解决方案，需要windows应用程序与机器的接口。嵌入式Windows版本也可用于工业PC，没有移动部件，可靠性高。

*驱动器基础-包括一个集成的Sinamics驱动器最紧凑的解决方案。具有5个性能水平，基于驱动的Simotion控制器是优化的任何从单轴控制到128轴每个控制器与D455-2的发布。

Simatic系列包括T-CPU，将Simatic内核集成到Simatic PLC中。这包括TF-CPU，它还集成了故障安全PLC，将逻辑、运动和安全结合在一个单一的硬件平台上。

亚历山大-伍尔兹:集成逻辑/运动控制在多大程度上被机器制造商、集成商和/或终端用户所采用?这一技术在哪些特定行业得到了更广泛的应用?
埃文斯:所有带有运动的应用都采用了这种集成技术，以简化工程和支持，减少面板空间，并通过减少(甚至消除)专用组件之间的接口来提高性能。

具体行业包括:印刷、包装、转换、可再生能源、航空航天、娱乐、金属成型、塑料、木工、玻璃和一般运动控制。

亚历山大-伍尔兹:集成逻辑/运动控制技术更广泛应用的主要驱动力和/或促成因素是什么?
埃文斯机电一体化趋势是这项技术的主要驱动力之一。在过去，机器使用机械部件来控制连接到主驱动器的轴、离合器、凸轮和齿轮的运动。维护这些机械部件是很昂贵的。小的改变需要大的机械设计。

通过用伺服电机取代这些机械部件，机器变得更加可靠和灵活。然而，这一变化使机器设计从机械转向了电气。这种转变需要运动控制器来实现这些伺服电机的简单编程和协调，以及通常由PLC处理的标准逻辑。现在，整个机器的控制可以由一个单一的控制器来处理，如Simotion。

亚历山大-伍尔兹:使用这种技术对客户的主要好处是什么?如果可能，请提供效益的量化，以及一些具体的客户例子。
埃文斯:*单点连接编程/故障排除/驱动器系统调优。
*快速访问驱动系统和过程数据到用户程序。
*利用开放标准应用程序减少开发时间。
*提高了基于运动的卷纬机和卷筒纸的张力控制精度。

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