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互连电机技术 - 分散和集中

2019年04月15日 13:16:47 565net亚洲必赢:运控网

勤奋的蜜蜂向我们模拟:每只蜜蜂都能自主地完成一些小任务。通过巧妙的、少交流的方式,可以组织自己,弥补整个组织中的错误。分散的智能是相互联系的运动技术的一个例子,还是我们中间生物体的集中神经系统,所有的信息都集中在一点,得到处理并导致行动?我们试图从一个电机技术制造商的角度来阐明这个问题。

对于电机,乍一看似乎很清楚:伺服电机只是服从命令。它以规定的速度驱动,满足既定的扭矩和位置的规格。作为中枢神经系统的高级控制系统负责一切。干扰值通过集中控制进行识别和补偿。

目前许多相互连接的系统,如生产机械,都是按照集中式系统的原理工作的。优点是显而易见的:编程是通过一个集中的系统进行的,调试也是在一个集中的地方进行的。此外,当上级实体(如ERP系统)需要最新生产的数据或需要传输信息时,有一个集中的信息交换场所。

镜像到生物的中枢神经系统,例如老鼠,它的意思是:器官由中枢控制,运动的肌肉被激活,眼睛,耳朵和皮肤监控环境。大脑处理次要的任务,如呼吸和心跳,但也处理更复杂的任务,如逃离敌人。蜂箱不能按照这个原理工作。100个不同的决定,比如“我应该飞到红色的花田还是黄色的花田?”或者“我们20只蜜蜂能赶走大黄蜂吗?”这需要从一个遥远的大脑做出决定。因此,通信线路太长,任务太复杂,无法用简单的通信工具将其传递给蜜蜂。

我们是否已经找到了决定分散系统和集中系统孰优孰劣的答案?因此,以下内容将适用于:固定系统——集中式or多用途系统——分散?

这值得我们仔细看看。如果蜜蜂有一个5G移动连接到一个集中的“大脑”,它们就可以通过决策,不需要那么多智能。相反,老鼠的心脏、胃、肺和肌肉也有它们自己的智力。所以,中枢神经系统可以承受简单任务的压力。神经系统可以专注于更复杂的任务,比如寻找食物。

无论是在自然界还是在电机技术中,以下内容都适用:集中式智能与元器件之间的有效通信,使得元器件所需的智能更少。但是如果组件是智能的,那么通信就会更容易,集中式的智能就会得到缓解,或者可以完全忽略。

如果你看看汽车技术市场,你会发现有一个选择:有强大的集中系统,与电机组件有效沟通。另一方面,有智能和强大的分散驱动系统可用。这两种解决方案都很容易实现并投入使用。在决定集中或分散的系统时,下列准则是重要的:

任务的复杂性

低成本的处理器功耗使简单的分散驱动系统成为智能系统,使各种小到中等复杂的任务可以在没有优越控制的情况下完成。它们从传感器读取模拟和数字数据,并相互通信。任务在电动机之间分配。设置是通过人机界面(HMI)完成的。许多包装机械、测试设备和专用机器同时工作,没有优越的控制。机器的每个部件都能自我监控。通信可以减少到最少。经济的经典现场总线足以实现相互之间的通信。

对于更复杂的任务,例如在许多机械零件是相互连接的情况下,需要同步的要求很高——在大多数情况下,从库存到集中的机械控制是值得的。但在这些情况下,为自主执行的流程实现分散的组件也是有意义的。一个例子是太阳能热能机械:永久性的单镜调整可以完全分散进行。

现在用的是什么?

机械结构是集中式的,还是分散式的,往往取决于机械结构的粗糙性原因。一个系统是众所周知的,并且设计是面向现有系统的。所以,新系统的构造是类似的。可以理解,工程师不喜欢研究每个新机器概念的通信类型和系统架构。特别是在订单满额的情况下,公司更注重快速实现,而不是完美的解决方案。这是明确的。然而,这是值得的,因为总成本并不总是显而易见的。

系统成本

系统成本很难定义,因为有些成本是不可见的,或者经济的解决方案会带来很高的后续成本。这里有两个不太明显但却相关的成本因素:

电控箱:电控箱内部需要多大的空间?它需要哪些维度?在这里,分散的解决方案可能是正确的。在分散的解决方案中,热损失也是分散的,因此不需要强制冷却。

乍一看似乎最合理的解决方案,如果不从一开始就考虑整个系统,可能会变成一个无底洞。计划系统的所有组件都可用吗?需要的组件不能直接实现到网络中吗?根据这一点,可能需要获取昂贵的网关,或者进行复杂的特殊编程。

作为一个电机技术制造商,Dunkermotoren是如何准备的?

准备好两个部分

关于连接,Dunkermotoren已经为这两个部分做好了准备。Dunkermotoren的马达可以作为简单的奴隶在集中的架构中实现,也可以执行分散的任务。在这两种情况下,监测电机的功能和防止永久性损坏的保护在每台电机中进行。这是有意义的。每台电机都知道自己的特性,也知道如何承受过载。直接安装在电机上的硬件和软件保护机构,可以使电机在不损坏的情况下正常工作,使电机达到其物理容量。

Dunkermotors使用几种最重要的通信语言。目前包括CANopen、Profibus、Profinet和EtherCAT。与大多数组件制造商一样,Dunkermotoren需要面对各种现场总线和工业以太网通信的混乱局面。为了加入中央控制的通信系统,Dunkermotoren需要实现各自的接口。Dunkermotoren和许多其他的零部件制造商一样,我们期待有一个制造商独立的标准。

未来的互联互通

Dunkermotoren问自己,在未来的分散式和集中式解决方案中,电机需要如何互联。仅仅说需要涵盖所有公共现场总线、工业以太网和所有无线标准是不够的。问题是,必须将哪些数据传输到何处,以及传输速度如何。预测维护、基于云的应用程序分析、远程服务和按使用量付费等主题将非常重要。在这些情况下,数据需要找到从机器到云或直接到制造商的路径。如果基于以太网的系统没有伴随的安全风险,或者基于移动通信的系统没有相关的网络覆盖和成本问题,这仍然令人兴奋。事实上,如果这些问题能够得到解决,那么所谓的“物联网”特性的客户收益是非常高的。

互联互通和智能

将近20年前,随着BG65CI的推出,Dunkermotoren奠定了今天广泛的分散式发动机产品组合的基础。从那时起,不仅是产品组合,而且分散式解决方案的市场也大幅增长。市场需要越来越多的完整驱动器,不仅要有变速箱、制动器和高分辨率编码器,而且最好是集成智能的。它应该能够重新创建主要流程或完全自主地执行任务。以更低的成本和更小的结构每处理器功率分散电机可以满足更多智能的期望。这种趋势将继续下去。分散式电机不仅可以自动执行任务,还可以从应用程序中收集数据,直接分析它们,或者将它们转发给外部分析工具,这些分析工具存储在最终客户、OEM或制造商处。目前,收集数据在媒体中有负面的含义。但是对于电机数据,终端客户、OEM和组件制造商可以利用这一点,因为应用程序由于使用而变得透明。因此,可以优化流程,更好地设计新机器,更快地发现错误。

无论实施的是集中式系统还是分散式系统,都不能把互联和智能看作是孤立的。更强大的通信系统和更智能的组件都为未来提供了更多的可能性。这将推动集中、分散以及混合解决方案的发展。


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