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    贝加莱网络化安全运动控制:聚焦模块化机器概念
    前言
    用于制造连续性生产设备的模块化机器概念正在被证明是一种能够以富有竞争力的市场价格满足客户定制化需求的行之有效的方式。通过并行开发和制造降低潜在成本以及通过可重复使用的模块实现产品质量的提升,同样,在安全技术方面也需要有合适的解决方案。贝加莱范围广泛的产品系列为模块化机器制造提供了完美的解决方案,包括集中式和分布式的安全组件以及将它们整合到一起的开发工具。
     
    当我们在谈及模块化机器架构设计的时候,不可能有任何妥协,否则,就会错失机会利用这些设计内在的节约潜力。然而不幸的是,真实的世界往往并不合作。简单利用各种不同的具有IP65防护等级的自动化组件-高效模块化的基础-是许多机器制造商所面临的第一道关。如果连这都做得不够的话,那么考虑如何实现配备安全功能的机电一体化组件的模块化往往是徒劳无益的。
     
    如果使用贝加莱的解决方案则完全不同。多年来,我们的控制技术正是向着模块化的方向发展。我们的模块化X20和X67 I/O系统可以轻松地建立分布式控制站点。运动控制同样如此。ACOPOSmulti驱动系统可以驱动伺服电机、扭矩电机和直线电机,共同组成一个面向机械制造中任意自动化任务的通用解决方案。在拥有多个轴的机器上采用这些类型的驱动解决方案非常具有成本效益-塑料、包装、印刷和纺织行业就是很好的例子。
     
    既安全又透明的接口
    模块化机器架构所面临的一个主要挑战是如何定义使用的接口。在加入了安全技术之后,这会变成一个难以逾越的障碍-至少对于其他供应商而言如此。贝加莱基于网络的安全技术是为任意系统定制一流解决方案的完美基础-无论在硬件还是软件方面。
     
    通过安全技术提高保护能力和生产效率
    贝加莱的方法可以确保消除响应时间过长等劣势。事实上,与安全有关的系统在采用贝加莱安全运动控制(SafeMC)驱动技术的时候可以将响应时间减少至仅仅7毫秒。
     
    为什么在选择安全技术的时候该值是如此重要呢?带断电继电器的传统安全电路的响应时间类似于急刹车之前驾驶员所受到的冲击瞬间。检测错误和响应所花费的时间-例如在超过安装模式中的最大安全速度时-通常在70毫秒左右。如果错误是由控制系统中不正确的设定值引起的,那么在一般的扭矩切断和可能的短路制动程序生效之前,这种延迟足以使驱动器加速至其最大速度。这会增加障碍物受到的冲击力并延长总停车距离。因此,允许的最大速度必须相应设低以便于维持所需要的安全级别。


    适用于分布式机器架构安装在电机上的ACOPOSmulti65m伺服驱动单元拥有集成安全技术,可以对电机进行持续监测。
     
    贝加莱已经重新定义了停车距离和冲击能量的计算方式。带SafeMC功能的ACOPOSmulti驱动单元中的本地化可联网的安全模块可以持续监测电机。这些模块允许最大错误响应时间减少至7毫秒。如果出现错误,那么电机仅拥有该时间的十分之一加速产生危险动量。
     
    由于动能和相应响应距离会随着速度的平方而增加,因此这两个关键特性与传统的解决方案相比可以减少到1/100。如何利用动能和相应响应距离的减少以及由此产生的停车距离的缩短是根据优先级决定的。例如,减小的安全间隙可以使机器更小型化,安全限速的安全功能可以用来增加可允许的限速,在这两个优势之间也存在妥协。
     
    降低项目成本
    所有带SafeMC功能的ACOPOSmulti逆变器都可以完全与贝加莱SafeLOGIC控制器集成在一起,并通过贝加莱开发环境Automation Studio中的SafeDESIGNER工具实现配置。采用一个集中式的工具确定SafeMC组件和电机内嵌参数芯片的参数不仅可以简化并加快维护期间的重新配置,而且维修行为本身也可以通过日志和访问保护实现跟踪。
     
    贝加莱安全技术的一个主要优点是,它排除了多余的接线以及监测安全技术的外部模块。数据在POWERLINK总线系统上通过虚拟布线和openSAFETY安全协议实现传输,在可靠地消除间隙时间的同时能够完成与控制器之间的简单通信。

    像这样的模块化X20/X67 I/O系统可以用来轻松地创建执行安全功能的分布式控制解决方案
     
    模块化机器架构尤其可以从基于网络的虚拟布线中获益。准备好投入使用的机器组件-包括安全驱动器-可以实现轻松互联,无需采用急停链和其它安全控制系统所要求的复杂接线。事实上,强大的ACOPOSmulti产品系列(最大120千瓦)中多达80个安全驱动器可以通过单个SafeLOGIC控制器实现控制。
     
    将模块化与能源效率和SafeMC相结合
    无论逆变器是被放置在控制柜中(IP20防护等级)还是进行分布式放置(IP65防护等级),它们都可以从ACOPOSmulti系列的各种功率选项中获益。功率因数校正功能可以大幅降低设备的连接负载或电流消耗,恒直流母线电压可以确保逆变模块和电机拥有最佳性能。此外,所有有源电源模块都具有将制动能量回馈至电源的能力(能量再生功能)。
     
    尤其是具有IP65防护等级的ACOPOSmulti65和ACOPOSmulti65m逆变器可以使模块化机器架构的设置和调试变得容易。这些逆变器可以仅通过一根混合电缆连接起来,这根混合电缆可以实现供电,直流母线,POWERLINK通信和STO(安全扭矩切断功能)。除了这种硬接线的安全功能之外,将来还将提供基于网络的SafeMC功能如STO、SBC、SOS、SS1、SS2、SLS、SMS、SLI、SDI和SLP,控制柜中现有的ACOPOSmulti系列现在已经拥有了这些安全功能。
     
    未来的安全投资
    由于机器人的应用变得越来越普遍,因此越来越多机械制造客户正在面临将模块集成到串联和/或并联机构中去的挑战。对于处理这些类型的任务而言,贝加莱正在努力开发开放的安全功能如SLS@TCP(刀具末端中心点安全限速)。即使用户不在场,这些安全功能也能够有效地执行独立于位置的教学和配置功能。

    经openSAFETY配置和选择的安全功能已通过TÜV认证,符合EN ISO 13849-1以及EN62061/ IEC61508标准


    贝加莱提供的完整解决方案来自同一家供应商,不仅大幅降低成本,而且全面节省时间。它与传统解决方案(右图)相比复杂性显著降低。
     
    “这使贝加莱成为首家可以提供从驱动安全功能到机器人的基于网络的全集成化安全系统的厂商,”贝加莱运动事业部经理Alois Holzleitner解释道。“该系统不仅提高了机械效率和生产效率,而且还改善了工作场所的安全性。”
     
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