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自從在 2012 年漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上推出以來(lái)，倍福的 XTS 磁懸浮輸送系統(tǒng)已經(jīng)在大量新機(jī)器中得到應(yīng)用。它的形式非常多樣化 — 從簡(jiǎn)單到高度復(fù)雜 — 協(xié)助開發(fā)創(chuàng)新的自動(dòng)化方案。 2016 年漢諾威工業(yè)博覽會(huì)的 SAP 智能工廠生產(chǎn)線聯(lián)合展臺(tái)上展出的一個(gè)多 XTS 應(yīng)用很好地說(shuō)明了 XTS 特別是在大型項(xiàng)目中的應(yīng)用可能性。

4 × 6 米的多 XTS 演示應(yīng)用由 5 套 XTS 共計(jì) 100 個(gè)動(dòng)子以及總長(zhǎng)為 26 米的軌道組成，在這個(gè)例子中用于輸送和分揀不同的飲料罐。72 個(gè)動(dòng)子在17米長(zhǎng)的 XTS 外側(cè)軌道上運(yùn)行。此外，還有兩套 4 米長(zhǎng)的升降系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)最多有 12 個(gè)動(dòng)子在外側(cè)運(yùn)行以及兩個(gè)提升工位（每個(gè)工位由 2 個(gè)垂直的 25 厘米 XTS 模塊構(gòu)成）。每個(gè)提升模塊都有一個(gè)新70 毫米寬的大負(fù)載動(dòng)子。

通過(guò)軟件同步和機(jī)械耦合的動(dòng)子能夠以簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，如這里所示的提起一個(gè)罐子

復(fù)雜運(yùn)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的軟件配置

在這個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)中，很明顯，基于軟件的運(yùn)動(dòng)控制功能靈活性更高：每個(gè)用作獨(dú)立伺服軸的動(dòng)子都可單獨(dú)控制，或者甚至可以在需要時(shí)與其它動(dòng)子或工藝步驟同步。對(duì)于每個(gè)動(dòng)子，可以根據(jù)需要隨時(shí)獨(dú)立修改動(dòng)態(tài)性。在示例應(yīng)用中，這表示動(dòng)子輸送較小的白色飲料罐的速度要比輸送較大的紅色飲料罐的速度快，甚至能夠在無(wú)罐的情況下更迅速地移動(dòng)。

多個(gè)加工和緩存工位已實(shí)現(xiàn)。例如，罐子可以通過(guò)一個(gè)由齒輪齒條機(jī)構(gòu)及其上兩個(gè)動(dòng)子組成的提升設(shè)備輸送到兩個(gè) XTS 升降系統(tǒng)中。對(duì)于提升運(yùn)動(dòng)，下面的系統(tǒng)中到達(dá)的動(dòng)子必須與上面的系統(tǒng)中兩個(gè)耦合的動(dòng)子中的第一個(gè)互相同步。緊接著，上面的第二個(gè)動(dòng)子相對(duì)于第一個(gè)動(dòng)子運(yùn)動(dòng)，以便通過(guò)齒輪機(jī)構(gòu)從下面的動(dòng)子拾取罐子。這一設(shè)備使得罐子可以根據(jù)所需的分揀步驟進(jìn)行緩存，然后輸送回下面系統(tǒng)中的一個(gè)動(dòng)子中。

兩個(gè)凸輪的同步確保在通過(guò)曲線段驅(qū)動(dòng)時(shí)兩個(gè)耦合的動(dòng)子不會(huì)生成額外的提升運(yùn)動(dòng)，從而可以無(wú)沖擊地輸送罐子。動(dòng)子間距總是保持恒定，甚至在進(jìn)入曲線段或者從曲線出來(lái)時(shí)。通過(guò)設(shè)置控制軟件的參數(shù)可以在兩個(gè)相應(yīng)“罐向上”和“罐向下”凸輪之間切換，從而能夠以一個(gè)非常簡(jiǎn)單與極為靈活的方式實(shí)施復(fù)雜的提升功能。

多 XTS 應(yīng)用在 2015 年德國(guó)紐倫堡工業(yè)自動(dòng)化展會(huì)（SPS IPC Drives 2015）上首次展出。它展示了不同尺寸和顏色的飲料罐的輸送和分揀

預(yù)置功能塊簡(jiǎn)化實(shí)施過(guò)程

TwinCAT 軟件為簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)任何運(yùn)動(dòng)需求提供理想支持。各個(gè)動(dòng)子都可以通過(guò)常用的運(yùn)動(dòng)控制功能（如飛鋸、電子齒輪和凸輪）映射為傳統(tǒng)的伺服軸。特定的 XTS 需求，如自動(dòng)累積、避免碰撞、避免沖擊以及離心力限制等，都可以通過(guò) TwinCAT 中的功能擴(kuò)展?jié)M足。

除此之外，有兩個(gè)或多個(gè)動(dòng)子參與的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)學(xué)功能塊已經(jīng)集成在 XTS 運(yùn)動(dòng)控制工具箱內(nèi)，用戶能夠使用它來(lái)定義由多個(gè)動(dòng)子組成的組是 2D 軸（X/Y 工作臺(tái)）還是 3D 軸。軟件將來(lái)可根據(jù)所選的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型控制整個(gè)動(dòng)子組。此外，還可以提供一個(gè)接口，通過(guò)該接口可以使用 CNC 指令（G 代碼）直接實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)學(xué)功能。除此之外，集成的運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)功能能夠在運(yùn)行期間在線監(jiān)測(cè)動(dòng)子。這樣，可以主動(dòng)規(guī)劃維護(hù)工作，同時(shí)最大限度地縮短機(jī)器停機(jī)時(shí)間。

預(yù)置功能塊便于以工位為導(dǎo)向地實(shí)施輸送和搬運(yùn)任務(wù)。例如，必須在進(jìn)入更耗時(shí)的加工工位（如提升工位）前對(duì)罐子進(jìn)行緩存。這可以通過(guò)簡(jiǎn)單的配置，通過(guò)在軟件中在所需的系統(tǒng)位置定義相應(yīng)的緩存區(qū)域?qū)崿F(xiàn)。然后，在上位控制層中，僅將每個(gè)動(dòng)子從一個(gè)工位運(yùn)送到另一個(gè)工位，無(wú)論它們是被配置為輸送、等待或加工工位。因此，等待工位使用 TwinCAT 提供的碰撞避免功能，從而可以在第一個(gè)動(dòng)子后面自動(dòng)緩存所有動(dòng)子。如果第一個(gè)動(dòng)子向前行駛，則第二個(gè)動(dòng)子就可以取代它的位置。對(duì)于同步運(yùn)動(dòng)，也可以同樣輕松地實(shí)現(xiàn)。在這種情況下，可以在相應(yīng)的功能塊中配置工位，以便讓動(dòng)子可以與后面經(jīng)過(guò)的動(dòng)子同步運(yùn)行。

多核和超多核技術(shù)挖掘性能潛力

多 XTS 應(yīng)用由一臺(tái)采用 Intel® Core™ i7 四核處理器的控制柜式 PC C6930 控制。其中一個(gè)處理器核負(fù)責(zé)運(yùn)行 Windows 操作系統(tǒng)，其它三個(gè)核通過(guò) TwinCAT Core Isolation 功能預(yù)留用于實(shí)現(xiàn)控制功能。在這三個(gè)核中，其中一個(gè)核負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn) NC 軸控制，另外兩個(gè)核則負(fù)責(zé)計(jì)算各自的 XTS 行程軌跡。由于多核處理器采用的是并行計(jì)算設(shè)計(jì)，可用的計(jì)算能力要比單核 CPU 的串行處理高的多，因此可以以超高的效率實(shí)現(xiàn)這種多 XTS 應(yīng)用。

如果使用最多可以配備 36 個(gè)處理器核的 C6670 工業(yè)服務(wù)器，還可以進(jìn)一步提高其效率。超多核技術(shù)具有明顯高很多的計(jì)算能力，可以將很多額外的功能集成到多 XTS 應(yīng)用中。一個(gè)最好的例子就是運(yùn)行高頻的狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能，這種監(jiān)視可提前檢測(cè)到動(dòng)子滑輪有磨損或?qū)к売信K污。為此，計(jì)算機(jī)平臺(tái)必須采集大量數(shù)據(jù)并持續(xù)分析這些數(shù)據(jù)，以檢測(cè)某些特定的閾值或振動(dòng)頻率。C6670的超強(qiáng)計(jì)算能力不僅適用于多XTS項(xiàng)目的一些特定功能，同時(shí)用于持續(xù)監(jiān)控整個(gè)軌道以及動(dòng)子。若要能夠在多 XTS 應(yīng)用中的某些特定場(chǎng)所以及為了完整的軌道長(zhǎng)度和所有動(dòng)子實(shí)現(xiàn)這一任務(wù)，則需要使用 C6670 的巨大計(jì)算能力。

多 XTS 應(yīng)用是工業(yè) 4.0 概念的絕佳演示

在 2016 年漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上，SAP、倍福及其它技術(shù)合作伙伴共同展出的多 XTS 應(yīng)用很好地展示了制造工藝與作業(yè)流程的緊密結(jié)合。在這里，XTS 將待加工的產(chǎn)品輸送到各自的加工工位并將它們單獨(dú)并迅速定位在那里，而且 SAP 軟件通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)和 XTS 直接通訊。TwinCAT 軟件用作“作業(yè)語(yǔ)言”接口，在機(jī)器和 SAP 之間建立鏈接。作業(yè)通訊基于由 OPC UA 實(shí)現(xiàn)的面向服務(wù)體系架構(gòu)（SOA）方案。

在 2016 年漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上現(xiàn)場(chǎng)演示的單個(gè)鑰匙扣生產(chǎn)中，SAP 展示了 ERP 軟件與 XTS 及其它操作設(shè)備之間基于標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)的直接通訊

現(xiàn)場(chǎng)演示展示了一款集成有智能芯片和個(gè)性化面板的智能鑰匙扣的生產(chǎn)過(guò)程。由 XTS 實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品搬運(yùn)的一個(gè)最大優(yōu)勢(shì)在這里變得非常明顯，因?yàn)椋S著進(jìn)入一個(gè)作業(yè)，初始部分被輸送給一個(gè)動(dòng)子，動(dòng)子然后引導(dǎo)它經(jīng)過(guò)加工機(jī)械 — 隨時(shí)可單獨(dú)追溯 — 然后在這里裝配，以形成一個(gè)完整的鑰匙扣。因此，工業(yè) 4.0 帶來(lái)的革命性改變都可以實(shí)現(xiàn)：加工過(guò)程不再以機(jī)器為中心，而是從待制造的產(chǎn)品角度來(lái)看，而且還可以相應(yīng)編程。最終，可以使用工業(yè)批量生產(chǎn)方式生產(chǎn)單件流產(chǎn)品，并通過(guò)一個(gè)上位 ERP 系統(tǒng)管理。

Uwe Prüßmeier，倍福公司現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)技術(shù)產(chǎn)品以及 XTS 經(jīng)理