對運(yùn)動(dòng)控制而言，應(yīng)用程序給數(shù)字總線帶來了可靠性

　　隨著數(shù)字化運(yùn)動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)變得越來越普及，他們最終將納入整個(gè)控制系統(tǒng)中，廢除幾乎所有硬電線。B&R公司的 Muehlfellner預(yù)言：“驅(qū)動(dòng)器中的集成安全功能將刪除對硬電線驅(qū)動(dòng)使能信號的需要。這些驅(qū)動(dòng)器也將提供額外的安全功能，如安全停滯——是電機(jī)能 在動(dòng)力下保持的一種狀態(tài)，而機(jī)器是電子停止、安全停止、安全速度和更多的停止?fàn)顟B(tài)。典型的驅(qū)動(dòng)器I/O和限位開關(guān)，還有主編碼器，和家里一樣，也將被遠(yuǎn)程 聯(lián)網(wǎng)。”

　　為了說得更直觀點(diǎn)，使用大家都明白的比喻，我們借用了設(shè)備制造商的一句話。“安全功能的完全網(wǎng)絡(luò)控制正在逐漸出現(xiàn)，” Speedline's Klauser相信，“如果自動(dòng)汽車可以通過網(wǎng)絡(luò)駕馭和剎車，安全性可以通過類似方法在機(jī)器上實(shí)現(xiàn)。”

　　位于蘇塞克斯，威斯康星州的Quad Graphics 是一家商業(yè)印刷機(jī)公司。該公司的圖形再制造和技術(shù)(GR/T)部門所提供自動(dòng)化和其他技術(shù)，領(lǐng)先于現(xiàn)有的印刷技術(shù)和定制膠印印刷機(jī)。無論是其印刷部門還是 精整部門，Quad公司已對現(xiàn)有的18多個(gè)印刷機(jī)進(jìn)行了重新制造，還有配套設(shè)備。

　　對于運(yùn)動(dòng)控制，GR/T部門廣泛使用數(shù)字總線通信。GR/T部門的項(xiàng)目技術(shù)支持員Dave Leitinger 說：“我們的舊印刷機(jī)使用基于繼電器和硬電線連接的模擬控制平臺，處理器和通信速度緩慢，且不是實(shí)時(shí)性的。速度、模塊化和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量是當(dāng)今市場的關(guān)鍵因 素。隨著Profibus 和 Profinet的發(fā)展，我們已經(jīng)能夠?qū)⑾冗M(jìn)的數(shù)字技術(shù)帶到再制造印刷行業(yè)。這使得我們能夠廢除舊線軸和慢速的HMIs，將IT世界帶到工廠車間?，F(xiàn)在我 們有能力模塊化輔助印刷設(shè)備， 并把具有開關(guān)翻轉(zhuǎn)功能的設(shè)備帶到生產(chǎn)線上。”

　　Leitinger 說，數(shù)字總線已經(jīng)為具有更多的帶寬、更高的可擴(kuò)展性、TCP/IP互聯(lián)網(wǎng)兼容性、安全集成和實(shí)時(shí)確定性的系統(tǒng)控制，打開了通信體系架構(gòu)。

　　目前的一個(gè)項(xiàng)目是對現(xiàn)有的印刷機(jī)重新制造，分為兩個(gè)獨(dú)立的印刷生產(chǎn)線，每個(gè)生產(chǎn)線能夠獨(dú)立在線完成生產(chǎn)。“我們必須使用 一個(gè)翻轉(zhuǎn)開關(guān)來關(guān)閉兩個(gè)生產(chǎn)線中的其中一個(gè)，將兩個(gè)印刷生產(chǎn)線變?yōu)閱蝹€(gè)生產(chǎn)線，” Leitinger指出，“這需要100多個(gè)Profibus總線，14個(gè)Profinet點(diǎn)，90個(gè)運(yùn)動(dòng)控制軸和28個(gè)HMIs。”所有這些組件同時(shí)必 須提供安全性集成和實(shí)時(shí)響應(yīng)。

　　Leitinger說：“通過高速數(shù)字網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)該控制系統(tǒng)，降低了安裝和硬件成本，Profinet能以250微秒的周 期實(shí)時(shí)性地滿足高速率要求，幾乎沒有延遲變化。除了新組件以外，新型控制系統(tǒng)需要更少的控制柜地面空間和開放拓?fù)湓O(shè)施?，F(xiàn)在我們有了遠(yuǎn)程訪問診斷工具，還 有生產(chǎn)所需要的數(shù)據(jù)捕獲。”

　　新型控制系統(tǒng)廢除了硬電線的安全控制?，F(xiàn)在安全站、警衛(wèi)和機(jī)動(dòng)控制對西門子Simatic故障安全PLCs和具有安全扭轉(zhuǎn)切斷功能的Simatic驅(qū)動(dòng)器是有線冗余和局部性的。

　　“Pofisafe的Profinet使我們在現(xiàn)場總線上批準(zhǔn)安全信號，同時(shí)遵守所有安全性協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)，” Leitinger總結(jié)說，“這給予我們在現(xiàn)場總線上批準(zhǔn)安全相關(guān)信息的優(yōu)勢，同時(shí)節(jié)省了額外和昂貴的布線費(fèi)用。”

　　如何測量吞吐量

　　在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中，從硬電線到數(shù)字網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換的一個(gè)主要挑戰(zhàn)是能夠保持足夠的速度。原始規(guī)格只講述了故事的一部分

　　數(shù)字網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)組織 ODVA 公司的執(zhí)行董事Katherine Voss說：“網(wǎng)絡(luò)性能對分布式運(yùn)動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)的成功實(shí)現(xiàn)至關(guān)重要。然而，人們經(jīng)常錯(cuò)誤使用線速作為性能的主要指標(biāo)，而實(shí)際上對有效網(wǎng)絡(luò)，比原始數(shù)據(jù)速度有一個(gè)因素更加重要。

　　ODVA公司認(rèn)為總的系統(tǒng)帶寬和總的協(xié)議效用至少與比特率同樣重要，據(jù)說吞吐量是帶寬最有效的措施，其也是衡量網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)整體性能的最佳方式。對吞吐量合理有效的定義指基于邏輯決策，從一個(gè)事件變化的檢測(輸入)到驅(qū)動(dòng)(輸出)的時(shí)間。

　　因此，ODVA說，吞吐量是幾個(gè)因素的結(jié)合，包括了協(xié)議效率(總數(shù)據(jù)包大小的數(shù)據(jù)比率)，網(wǎng)絡(luò)模型(信息流動(dòng)模式/數(shù)字和消息頻率)，波特率(基于電線的原始比特速度)和節(jié)點(diǎn)處理時(shí)間。