融合过程控制与运动控制的CNC解决方案 - 文章

融合过程控制与运动控制的CNC解决方案

作者：Markus Sandhöfner

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前言

几乎所有CNC设备制造商都面临着创新的压力，但是在他们中间，并非所有厂商都拥有完整的专门从事自动化方案开发的电子与软件部门。他们需要获取各种标准CNC功能并以此打下一个坚实的基础，然后只需将自己的规范补充到这些CNC功能中去就行了。结合PLC编程的CNC应尽可能简单，并且可以运行在单个CPU上。贝加莱能够提供一套完整的解决方案，包括硬件、可视化、仿真以及自己的标准CNC软件包。该方案整合了所有机械制造领域最先进的技术，从而推进了机械制造商们在自动化方面的创新开发活动。

机械制造业是一个创新领域：在过去几年里，自动化技术的进步给这一行业带来了突飞猛进的发展，使创新变得习以为常。客户要求提高产量，由此驱使机械制造商们试图将越来越多的功能封装入每一台机器设备，从而最大限度地减少浪费在非生产性任务如夹紧工件上的时间。其结果是：运动轴越来越多，定位越来越精确，插值时间越来越少。但同时意味着：传感器越来越多，输入与输出点数快速增加。当实际加工与生产工艺已经优化至物理极限阶段，许多制造商关注于为内部物流程序作瘦身以及实现整个生产单元的自动化，包括所有操作设备，有时甚至覆盖整条生产线和整个生产车间。

另一方面，机械制造业并不具有革命性。良好的传统不会被随意抛弃，只有当它成为新事物发展的障碍时才会被舍弃。传统意义上，PLC控制的输入与输出过程和CNC控制的运动过程是两个完全不同的领域。对许多制造商来说，机器人控制器则完全是第三种情况。因此，相关制造商时至今日仍然在分别提供基于不同硬件的单独的PLC和CNC解决方案。这两种方案的编程不同，因此无法显示在相同的面板中，也无法同步运行。这对于整合带有大量传感器、执行机构和机器人操作设备的数量众多的高速轴来说并非易事。

贝加莱的客户现在能够轻松自如地应对这些任务，因为他们已经找到了一条由硬件产品和软件选项构成的完整的流程链：有连接各种外围设备的高速POWERLINK总线系统，智能驱动技术以及作为开发与实时操作系统的Automation Studio，它为显示应用程序、PLC逻辑、运动控制、CNC和机器人技术提供了一个统一的平台。

当然，各种类型的功能之间存在着转换，但是机器开发人员一般都能确定在何处转换，并且确定在何处准备转换方能使之后的操作最有意义。

一些大型机械设备制造商都深知这一点，并且非常欣赏贝加莱自动化技术能够让他们对加工、定位和显示任务进行自由组合，这些任务既可以轻松实现同步运行，也可以以合适的速度执行，即使一些非常复杂的任务亦是如此。其中一个突出的例子来自奥地利制造商Fill，这家公司基于运动机器人的加工中心被称为Robmill，它可以在一个通用硬件平台上实现机器人技术、PLC处理以及CNC通用运动功能。

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贝加莱标准CNC软件包的目标是，为整个生产岛提供统一的自动化控制。

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贝加莱的CNC面板和外部手持装置非常符合人机工程学原理

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然而，不只是那些生产复杂设备的大型机械制造商会且必须将大量精力投入自动化技术的开发，大多数CNC制造商也会不断开发各自的产品来为客户提供最有用的解决方案。这样做不仅可以应对日渐复杂的任务，这些任务所集成的运动轴和加工工艺越来越多，而且，在减少设备占地空间和所需能源的同时，增加了设备的效率和速度。贝加莱的通用运动控制技术（Generic Motion Control）结合了CNC和PLC功能以及从步进电机到液压系统的执行机构，可以在单个硬件平台上和统一的显示系统中实现，诸如Fill这样的公司也都能够从中获益。通过POWERLINK连接的I/O和安全设备简单易用且节省空间，Automation Studio能够提供统一的自动化工程设计环境，这些都体现了相当大的优势。

但是，他们还需要一个标准软件包，它能包含CNC自动化的所有方面，它能利用各行业最先进和最有效的技术，它还能轻松扩展自定义功能。这个软件包应该作为每一台机器开发的核心，而不要求整个开发部门都使用，且完全无需编程。总之，对于那些想专注于各自核心竞争领域且想在电子与软件方面获得最大支持的机械制造商们来说，他们需要一个入门级的软件包。

专为CNC设备设计的快速入门软件包

贝加莱认识到这一需求，开发了CNC标准软件包。贝加莱德国分公司战略经营发展经理Markus Sandhöfner说道。“CNC设备制造商们第一次有机会获得一个完整且同质化的解决方案，它可以提供所有关键的CNC功能，易于使用的标准显示系统以及专门开发的硬件和仿真工具。”

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贝加莱标准CNC软件包包含一个实时仿真环境，可以对整个机器或NC和/或PLC代码进行仿真。贝加莱还提供诸如对生产过程进行离线3D仿真的贝加莱机器人仿真（B&R Robotic Simulation）工具。

甚至显示程序也是设计好的，因此在很多情况下，程序可以按照原样执行而无需任何修改，但这并非是必须的：由于该显示程序是利用Visual Components创建的，因此客户可以修改，扩展或者简单调整它以适合自己公司的企业形象。它拥有7种现成的预编程操作模式供客户使用，包括自动、单步和仿真模式。该应用程序还附带完成了主页面、程序页面、数据页面和诊断页面，进一步缩短了Time-to-market。

在一个典型的CNC环境中，显示程序必须经常显示长表格，但又必须紧凑而易于操作。为了满足这些要求，贝加莱专门开发了一个15”垂直面板，它拥有众多功能开关和按钮，非常适合在恶劣的工控环境中使用，即使操作员携带手套操作也没有问题。由于机器操作员通常需要在够不着面板的情况下登入，因此手持装置的使用为机器操作提供了充分的机动性与灵活性。

该硬件使用Automation Runtime操作系统，它是对所有程序单元进行实时处理的基础。这里，CNC功能并不像其他制造商提供的方案那样运行在一个单独的控制器上，而是运行在和PLC逻辑同样的处理器上，因而能够在尽可能短的循环时间内完成分时多任务处理。

不像许多市场上的CNC单元只提供一个CNC通道，贝加莱的解决方案是没有这方面局限性的。目前是限制为8个CNC通道，每个CNC通道有9个轴。但是不久，这种限制也将成为过去。就这点而言，剩下唯一的局限性就是所使用的CPU的处理能力了。

CNC软件包还包含一个实时仿真环境，它运行在Windows操作系统上，主要用于办公室环境，允许进行机器或NC和/或PLC代码仿真，可以与机器操作并行使用或者用于机器流程的半实物仿真。

“我们的一些竞争对手为机械设备制造商们提供预制CNC套件已经有一段时间了，”Markus Sandhöfner说道。“贝加莱标准CNC软件包不仅可以使我们的客户快速入门，而且能够让他们在无需控制器厂商提供定制化编程的情况下完全自由地实现创新，从而确保其产品拥有独特的卖点并完全受到保护。它还能为他们所有的自动化组件提供最先进的技术，更轻松地满足按客户要求提高产量的要求。”

贝加莱标准CNC软件包不仅可以使我们的客户快速入门，而且能够让他们在无需控制器厂商提供定制化编程的情况下完全自由地实现创新，从而确保其产品拥有独特的卖点并完全受到保护。

作者简介：

Markus Sandhöfner，现担任贝加莱（德国）公司的战略经营发展经理，他是CNC与运动控制领域的专家。在卡尔斯鲁厄大学拿到工程学学士学位并在普福尔茨海姆（德国）和谢菲尔德（英国）完成工商管理学习后，Markus Sandhöfner曾担任机电驱动技术产品经理及办事处经理一职，并负责一些重要客户的管理工作。他于2001年加入贝加莱公司。从2002年至2008年，他主要负责位于佐治亚州亚特兰大的美国分公司的开发与销售工作，然后在奥地利总部担任国际销售经理一职。在2009年，Markus Sandhöfner成为贝加莱德国公司的管理层成员，负责整个公司的战略经营发展。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (11/14/2011)


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