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2021年11月25日

可插拔系統助力實現無需控制櫃的自動化解決方案

倍福 MX 系統: 自動化新套件取代傳統控制櫃!

倍福最新推出的 MX 系統,將改變傳統的控制櫃結構,帶來顛覆性革命。在這次採訪中,總裁 Hans Beckhoff MX 系統產品經理 Daniel Siegenbrink 將詳細介紹與說明MX系統如何取代傳統控制櫃。

Beckhoff 一直是技術創新的代名詞,倍福在自動化領域的下一步是什麼?

Hans Beckhoff沒錯,在自動化領域的技術變革中,我們做出許多貢獻。我特別喜歡的幾次革命包括:PC-based控制技術理念、作為分散式 I/O的總線端子模組,以及已成為全球標準的 EtherCAT 通訊協議。總而言之,倍福經過 40 多年的發展,已經在如何從根本上改進自動化技術方面積累非常豐富的經驗。此外,倍福不僅是一家自動化企業,也是一個成功的控制櫃製造商,我們有約 250 名員工專門從事控制櫃的製造工作。現在,我們正在將這些技術和實踐方面的專業知識轉化為具有創新意義的新產品系列,我們認為,它們將越來越深入地改變著自動化技術與市場的面貌。

Hans Beckhoff 總裁表示:「倍福的 MX 系統能徹底改變整個控制櫃和機械工程業。」
Hans Beckhoff 總裁表示:「倍福的 MX 系統能徹底改變整個控制櫃和機械工程業。」

新產品系列具體是指什麼?

Hans Beckhoff如前所述,我們在控制櫃製造方面擁有豐富的實踐經驗。我們將這些經驗與我們在其它產品領域,像是工業 PC、I/O 和通訊技術、驅動技術以及軟體的專業知識進行融合,打造出一個統一的自動化元件,用標準化的模組完全取代了傳統需要接線的控制櫃。控制櫃或設備上所需的所有技術系統和功能都整合在同一個系統中,我們稱此為 MX 系統。

Daniel Siegenbrink一般來說,每個控制櫃的結構都相同,總是有一個電源、主開關、供電單位、包含 I/O 層級和現場總線的控制系統,以及驅動產品。此外,還有配電設備,用於切換 400 V 電源,直接啟動馬達,或給外部裝置供電。我們標準化這些重複出現的模組,並以透過MX 系統的形式以統一的方案加以實施。

可以介紹MX 系統的詳細結構嗎?

Hans Beckhoff基本要求是提供 IP67 防護等級的極為堅固的機械解決方案,以便能夠以實用和穩固的方式將所有自動化模組直接安裝在設備上。我們實施底板解決方案。首先,解決方案包含了底板本身,它由一個機械上非常穩定的鋁型材加工而成,整合所有必要的訊號、電源和通訊通道。底板上定義了各種用於資料傳輸和處理以及供電的插槽,可以用來插接各個功能模組。這是實現模組化控制櫃系統的基礎,由於底板和模組都採用堅固設計,因此可以直接安裝在設備上,無需額外的保護外殼,因此,不再需要使用手動組裝的中央控制櫃。

具體來說,如何使用它來實現控制櫃功能?

Hans Beckhoff比如說,使用相應的功能模組,可以簡單地將驅動器插入底板的插槽中,然後用堅固的內六角螺釘擰緊。然後,它將自動提供 EtherCAT 通訊功能、相應的控制電壓和電源電壓。就這樣,僅需一分鐘,驅動器就安裝好了!當然也可以使用我們成熟的單電纜技術(OCT)實現模組與電機的連接。其它模組的結構也是如此,例如,供電時需要使用符合 UL 標準的電源模組,它配備主斷路器和供電單元。總而言之,MX 系統涵蓋了所有可能的自動化場景,包括數位量、類比量和安全 I/O、用於驅動的 600 V 直流母線供電、其它功率等級,以及可插拔式工業 PC。使用 MX 系統組裝控制櫃的速度如此之快,確實令人驚嘆!同時MX 系統還提供標準套件中沒有涵蓋到的個別特殊功能。任何功能都可以透過帶有相應 MX 系統介面的擴展單元或由 EtherCAT 連接的獨立控制箱進行整合。

產品經理 Daniel Siegenbrink:「MX 系統大幅減少工作量,尤其是在控制櫃的製造和維護方面。同時簡化機械設計,並且在機械工程領域提供了優化的模組化設計支援。」
產品經理 Daniel Siegenbrink:「MX 系統大幅減少工作量,尤其是在控制櫃的製造和維護方面。同時簡化機械設計,並且在機械工程領域提供了優化的模組化設計支援。」

Daniel Siegenbrink我們實際上整合了設備所需的所有功能。可以熱插拔的模組被分為 PC、I/O 和運動控制等產品領域以及新的繼電器和系統部分。這也包括一些新產品,如:變頻器、繼電器、接觸器、混合馬達啟動器和功率輸出單元。

Hans Beckhoff無庸置疑,PC-based和 EtherCAT 的控制和驅動技術的廣泛性讓我們能夠利用成熟的技術,因此讓我們獲益匪淺。儘管如此,我們實際上為 MX 系統重新設計了整個倍福產品系列,並從性能和控制角度考慮,讓這些產品都採用可插拔設計。而且,我們從一開始就與很多在各個行業中處於領先地位的客戶合作,所以這三年來,我們是以客戶的實際應用為目標,針對性地進行開發。這有益於我們制訂系統規範。

說到規範,用於使用 MX 系統的框架參數是什麼?

Hans BeckhoffMX 系統的最大連接負載為 63 A,典型電壓範圍為單相 110-230 V 和三相 380-530 V。允許的溫度範圍為 0-50°,純被動散熱。

Daniel Siegenbrink以下參數適用於各個插槽:數據插槽提供 EtherCAT 通訊,提供 24 或 48 V DC 供電,電流最高 20 A,而電源插槽提供 400 V AC 和 600 V DC 供電,電流最大 35 A。通過並行使用兩個電源插槽,我們還可以為一個模組提供最大 63 A 的電流。在實際應用中,另一個重要的方面是認證。MX 系統是符合相關控制櫃標準的控制櫃替代解決方案。但這還不是全部,與傳統控制櫃不同,MX 系統是一個符合 CE、UL CSA 和 IEC 認證的統一解決方案。這意味著設備製造商可以真正實現按庫存生產,只需在交付當天決定將設備運往全球何處。

還可以為設備和系統製造商帶來哪些優勢?

Hans Beckhoff新的模組化系統的優勢早在設計階段就已顯現。這是因為控制櫃的複雜性顯著降低,所有單獨的電線連接、單獨的電線標記和後續的控制櫃製造工作都大幅減少。有了 MX 系統,模組只需插在底板上,作為電氣控制櫃的終端,可以說是類似於氣動閥島。一些有機會體驗 MX 系統的客戶告訴我們,300 頁的電路圖減少到只有 30 頁,相關的工作量也減少90%,透過減少大量工作達到降低成本。

Daniel Siegenbrink可以這麼說,現在我們的客戶在考慮選擇緊湊的模組時,往往會使用控制櫃作為整體的控制單元。這不僅需要大量的佈線工作,設備的模組化設計也沒有完全體現。而在我們的系統中,這完全不是問題,因為控制櫃不再是一個體積龐大的整體,而以模組化的方式沿著設備均勻分佈。

Hans Beckhoff另一個決定性的因素是最小化的空間需求。設備製造商可以將結構緊湊的 MX 系統直接安裝在設備機身上,從而無需使用單獨的控制櫃以及相應的電纜敷設。這樣可以顯著簡化安裝過程,特別是使用預裝電纜時。這也意味著可插拔式安裝不再一定要由電工進行,也可以由機械作業人員完成。

MX 系統對控制櫃製造本身意味著什麼?

Daniel Siegenbrink控制櫃製造通常非常複雜,涉及到大量零件和步驟,容易出錯,空間需求也較高。在這裡,使用我們的可插拔技術不僅可以簡化電路圖,而且還可以減少佈線工作。分析也顯示,在某些情況下,需要的元件不到 10%,因而節省大量控制櫃製造工作。

堅固耐用的底板插接工業 PC、I/O、運動控制、繼電器和系統相關的功能模組,構成 MX 系統 ,其防護等級高達 IP67、高靈活度的無控制櫃自動化解決方案。
堅固耐用的底板插接工業 PC、I/O、運動控制、繼電器和系統相關的功能模組,構成 MX 系統 ,其防護等級高達 IP67、高靈活度的無控制櫃自動化解決方案。

Hans Beckhoff正如機器規劃受益於最小化的工作量一樣,控制櫃結構也同樣如此。根據我們的估算,例如,以前需要花費 24 小時才能完成的控制櫃組裝,現在基於模組化的安裝僅需一小時左右。更重要的是,控制櫃的品質也會提升。最後,複雜的單獨佈線被簡單、無差錯的插拔功能所取代。工業預製模組的使用説明擺脫了以前繁瑣的人工流程,進一步節省成本。此外,MX 系統還替設備商簡化物流,因為這種易於安裝的技術免除了製造控制櫃的外在需求。

MX 系統可為終端用戶帶來哪些優勢?

Hans Beckhoff我們相信, MX 系統將帶來巨大的社會和經濟效益,尤其是對於設備的終端用戶。各個自動化功能被封裝在單個模組中,因此可以在模組層面簡單地進行電氣故障診斷。以往發現類似故障時,通常需要電工打開控制櫃,借助測量設備檢查電壓或者接觸器等來排查。但有了 MX 系統後,不再需要這樣,因為已經沒有控制櫃,實際功能已被遷移到模組中。因此,現場維護工程師只需使用狀態指示燈、智慧手機和倍福設備診斷系統確定模組的狀態,接著決定是否需要更換模組、連接現場設備的電纜或現場設備本身。

Daniel Siegenbrink很多公司往往缺乏合適的現場維護人員對日益複雜的控制技術進行維護或維修。從這個角度來看,模組更換方便,以及全面的診斷方案對最終用戶來說也非常重要。與傳統的控制櫃不同,MX 系統中僅使用聯網的元件。借助新推出的倍福設備診斷系統,可以隨時查詢每個單獨的保險絲、電源或主開關模組的狀態 — 僅作為 EtherCAT 網路中的一台設備。

是否能更詳細地介紹上述的診斷方案?

Daniel Siegenbrink一方面,這包括眾所皆知的各種 EtherCAT 診斷選項。此外,在每個模組的正面有一個 DataMatrix 碼作為唯一的序號。該二維碼可以透過手機 APP 掃描,實現手機與控制器的交互並獲取相應的診斷數據,如模組狀態及錯誤寄存器。這樣,智慧型手機成為一個「萬用表和示波器」,不僅只是取代傳統的測量設備。維修或服務人員不需要測量硬體,即可準確瞭解某個功能或模組的狀態。

Hans Beckhoff在此基礎上,我們推出倍福設備診斷解決方案,意即每個倍福智慧產品都有這樣一個唯一的序號,可以透過 DataMatrix 碼從外部讀取,或通過 EtherCAT 通信系統從內部讀取。

倍福希望透過全新的 MX 系統吸引哪些客戶?

Hans Beckhoff我們相信,我們可以透過新系統實現幾乎所有的自動化任務!MX 系統的設計是為了盡量滿足各種廣泛的應用需求,就像我們最終想用它完全取代傳統控制櫃。當然,MX 系統非常適用於機械工程領域,但該系統也可以為過程技術、測量技術、樓宇自動化等領域的用戶帶來顯著優勢。只要涉及到電氣化和智慧化,MX 系統就可以為使用者提供巨大的競爭優勢!

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