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松下机电:RTEX 将引领工业设备 网络化发展潮流

文:邢俊 | 2017年第三期 (0) | (0)

    随着“中国制造2025”战略规划的提出,装备制造业整体性产业升级开始加速,领先制造企业对于新技术、新产品和新解决方案的需求持续上升,也为伺服控制系统的智能化、网络化开发提供了十分广阔的市场空间。

    近些年,中国经济发生着翻天覆地的变化,尤其是最近一两年中国整体经济正从高速增长过渡到中高速成长的新常态阶段,产业结构从传统工业向高新技术转型,经济驱动力也从投资驱动向创新型驱动迈进。在这一国家发展战略之下,网络化、智能化、环保节能等领域将蕴藏巨大商机。2016年,松下机电事业部的销售额已占松下集团在中国总体销售总额的一半,松下将继续加大在中国本地化研发的力度及深度,快速、高效地对应中国客户的需求,并致力于在工业自动化业领域与中国各行业战略伙伴合力打造开放、先进的智能制造解决方案,为“中国智造2025”添砖加瓦松下汽车电子和机电系统公司除了展示智能制造系统、IOT云端控制、柔性自动化生产线、焊接机器人等应用之外,其全新的RTEX网络伺服运动控制系统也正式面市,为中国工业自动化注入了新的活力。

网络化应用趋势愈发明显

    尽管目前伺服电机的控制端仍以脉冲系统为主,但其网络化趋势已愈发明显。为了适应当前工业制造领域对于工件尺寸、设备位移、速度控制等指标越来越高的精度要求,通过PLC(可编程控制器)控制伺服电机组建网络化、高效、易用的机电一体化平台,已逐渐成为领先制造企业的共识。为此,松下利用在控制、驱动等方面的技术优势,自主开发出高速网络化的RTEX总线系统,以契合日本及亚洲市场用户的高端需求。RTEX(RealTimeEXpress),是松下独有的运动控制总线。开发初衷是实现伺服所要求的高度实时性。

松下电器中国张凯副总裁(左)与上海交大自动化系陈卫东主任(右)共同揭牌

    通常的总线产品可分为硬实时和软实时,比如EtherCAT是属于软实时,而RTEX总线则属于硬实时,硬件实时通过硬件来保证通信的实时性和稳定性,和软实时比较,省去了大量软件开发的时间;要知道软件的开发实际上也不是通常认为的是免费及低成本的,软件的开发同样需要很高的开发成本,并且开发门槛较高,通常很多开发者都会最终选择购买成熟的软实时核来完成开发,估算下来并不会比硬件实时便宜,这就是为什么RTEX可以实现超短开发周期,并且实现很高的产品性价比。

松下电器集团汽车电子和机电系统公司(中国)日置吉光总经理致辞

    松下最新推出的RTEX新品包括FP-XHRTEX控制器和MINASA6N伺服电机驱动器,分别是在FP-XH(运动控制型)和MINASA6标准型基础上,通过增加RTEX通信功能升级而来,满足用户从位置控制向运动控制发展的需要。同时,借助RTEX总线,PLC与AC伺服电机的配合将更加紧密,带来了高协同性的一站式解决方案。

    对比脉冲式系统的组建过程,随着伺服电机数量的增加,设备之间的接线也变得繁琐复杂;而在升级至网络模式后,PLC与伺服驱动器之间只需通过CAT5e类网线进行连接,无需价格高昂的专用光纤,设计难度大大降低,配线工时更可削减至前者的1/8。采用松下RTEX总线后,系统拥有更高的同步性和实时性,不仅接线成本显著下降,也能有效提升系统的抗干扰性,达到业界较高级别的性能。

RTEX独门绝技:性价比,简单,高可靠性,易开发

    以RTEX主站为核心,可以实现RTEX主站与从站之间的高速实时数据交互,通信周期最短可以是0.0625ms,单网段最大32个节点,节点可以包括伺服马达、直线伺服马达、IO、步进马达、变频器等等。

    通常人们会有很多场合应用到超过32个节点的设备,但要知道目前80%的设备,需要的节点数在32节点以下,尤其是在强调柔性生产的今天,设备改造的便利性以及设备快速实现开发设计的要求,使得由一个一个小型设备组成的流水线,更具有快速应变的优势。同时,32节点以上RTEX就实现不了了吗?非也,RTEX同样可以通过追加CHANNEL(通道)数来实现节点数的倍增,每个通道最后在计算机CPU会师(其实200M主频的MCU就足足够了),实时性不会受到任何影响。

    RTEX的拓扑形式——在每个节点都有一个输入,一个输出,从而形成数据的单向运行,避免数据冲突和拥塞,保证数据的高速传输。高速公路上的车速要比普通国道上要快很多,这是因为单向行驶的缘故。数据通信同样存在这样的情况,单向传输可以避免数据拥塞,提高车数据传递速度。RTEX的适应场合——RTEX尤其适应于运动控制的应用,所以在伺服马达的控制中,可以进行PP(规划位置)、CP(连续位置)、CV(连续速度)、CT(连续转矩)等等方式的运行。PP控制通常是点位的控制,发出目标位置坐标来控制位置,常用于点到点,不需要关心行走轨迹的控制方式。CP控制则需要上位控制器不断进行加减速度、位置的计算,不仅保证最终的位置,同时还要确保到达最终位置的轨迹也和期望的一样。这样的控制方式,可以保证伺服电机的同步运行,从而避免龙门控制等机械上容易因运行速度不一致而导致卡死的现象发生。

    RTEX的运行周期和速度——RTEX最短到0.0625ms,最高支持2ms通信周期。支持节点数一个通道最大支持32个节点,下位全是伺服的场合可以带32轴伺服马达。通常对于运动控制最关心的就是同步控制周期,通信周期越小意味着对于轨迹控制的精度越高,实现更高级的轨迹控制。在机床加工上尤其表现在加工效果及精密度的提升。当然,随着通信周期的缩短,单位时间内运算量增加,对于主控制器的运算要求就会更高。

    RTEX是硬件实时,硬件实时的特点就是不需要CPU进行额外的运算,CPU的负担当然降低,所以硬件实时和软件实时的总线,在实现同样的短周期控制时对于CPU的成本要求是不一样的!

    RTEX的应用行业及应用状况——RTEX适应于各种场景,尤其适应电子实装制造,CNC工作机,机器人及其他娱乐、医疗等非标应用行业。目前由于产业升级发展的需要,以及IOT概念的普及,各类设备都有进化为网络设备的趋势,RTEX从2004年第一代产品推出至今,已经有A4N、A5N、A6N三代伺服电机产品,经过多年的市场打磨,尤其在半导体、封装贴片设备上获得了巨大的成功,目前是产品的快速上升期,除了前面所述的行业,各类需要高速现场总线进行运动控制的场合都可以通过RTEX来实现。

RTEX伙伴俱乐部正式成立

    6月初,松下金桥实验室开业仪式环节中穿插了一个“重要的隐藏剧情”——RTEX伙伴俱乐部的揭幕仪式。中国地区设备厂家的智能化要求不断提升,FA伺服马达作为自动化设备的核心部件,正在从传统脉冲控制进化到网络化控制阶段。

    早在2004年前松下马达事业部就研发出了非常适应于运动控制的RTEX总线,经过多年的产品迭代,支持RTEX的伺服马达已经从最初的A4N发展到A5N再到如今的A6N,并且RTEX总线可以支持步进马达及IO构成完整的自动化控制系统。如今的RTEX总线迎来了网络化快速发展的春天,为适应市场变化和客户需要,松下组织核心的RTEX总线合作伙伴及经销商,在松下刚刚启用的金桥实验室进行了RTEX在中国的第一次伙伴俱乐部活动。通过成立RTEX伙伴俱乐部,共同促进中国厂家的智慧化、物联网化进程。

    正如松下的经营理念中所提到的,“企业是社会的公器”。今后松下电器中国仍将秉承这一理念,不忘初心,全力以赴,不断创造,力求以更显积极的工作态度,更具价值的创新方案,更加丰硕的研发成果回报社会。

松下金桥实验室隆重开业

    6月初,全球电子业巨头松下电器集团下属的汽车电子与机电系统有限公司(简称AIS社)在华设立的松下金桥实验室在红火的夏日迎来了隆重的开业剪彩仪式。

    松下电器机电在上海金桥应用技术开发中心建设的本地化实验室,实验室覆盖:电动汽车、绿色储能、高能效电源等新能源领域以及柔性制造领域。利用松下在BMS应用、控制、氮化鎵器件、自动化生产等方面的核心产品和技术优势,为本土制造商提供安全、高效、低排放的可实施整体技术方案。今后,这里还会成为上海交通大学自动化系的本科生教学实践基地之一。

    剪彩仪式有幸请来了不少重量级的嘉宾,上海金桥经济技术开发区管委会沈能主任等一行领导出席了仪式。松下电器(中国)有限公司张凯副总裁与上海交通大学电子信息与电气工程学院自动化系的陈卫东主任为该基地共同揭牌。

    松下电器在元器件方案领域已扎根中国市场20余年,为了应对中国经济环境转型,同时为中国客户提供更高品质的产品和解决方案,近年来不断加大在中国本地研发的力度及深度。

    AIS社(中国)总经理日置吉光先生在开业仪式上提到,松下金桥实验室的定位是AIS中国R&D的中心,其主要功能有:

    从日本导入基础技术,在中国本土进行二次开发,大大加速对国内客户在研发和验证方面的对应速度;结合松下产品的优势,形成新的解决方案,提高为本地客户提供开发服务的质量;培训全公司的工程师,帮助销售公司深化转型,提高AIS中国的创新能力。

    实验室负责人,AIS社事业开发室室长施磊先生在发言中感慨道,2015年到金桥东方万国以后,松下AIS中国的研发团队在短短1年的时间里得到了壮大,工作场地不断扩大,硬件设备技术环境日趋完善,这一切可喜的变化都离不开社会各界的大力支持。6月底,该实验室还将迎来一批松下集团外的使用者,那就是上海交通大学电子信息与电气工程学院自动化系的大三学生,他们会在此开展为期20天的教学实践活动。

   松下AIS中国的技术专家将在研发、测试等各个环节以及实验设备实际操作层面,对学生们进行系统的培训,以帮助他们在学习理论知识的同时,将来踏上工作岗位后可以迅速进入角色。

    “自动化教学实践基地的建立标志着双方在人才培养方面进入新的阶段。”陈卫东系主任高兴地说。

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