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　　未來工業的方向依然是朝著節能減排發展的，要達到節能減排的目標就先要實現數字化 ，要從自動化向數字化轉型，就要把機械傳力變成信號傳輸，只有對機械傳動的數據進行歸納分析了，才能實現能源分配管理，最終達到減排的目標。

　　一、變頻電機的節能和同步定位應用市場分析

　　工廠生產離不開各種電機來傳送工件或執行生產動作，據統計工業應用的電機耗費了全球至少45%以上的電力，在未來20年里，因為勞動力成本問題帶來對自動化大量的需求，工業電機的使用量將會翻倍。伺服電機解決了快速和高效，但是在很多場合伺服電機在功率和使用成本上是不能適用的，需要大功率的變頻電機來完成，所以較大功率電機如何更加節能的方案就顯得非常突出。

　　較大功率電機的節能用到變頻器，在使用變頻器之前，電機只能是停止和全速運轉兩個狀態能耗較大，而變頻器則可以將電機調節到合適的速度，其廣泛應用可以明顯降低工業能耗，比如工業物流系統，大量的是使用變頻電機的自動化控制。

　　然而，目前很多電機仍在使用很多過時的技術，即使是使用了高效的變頻電機，也僅僅是做了速度環的開環，沒有做有編碼器反饋的精細速度閉環，也沒有做位置環反饋的閉環控制，更沒有做多電機的物流位置的同步協作閉環，更加沒有對于工業電機建立類似于汽車那樣的“百公里油耗”運行能耗分析，沒有建立電機群的節能數字化管理記錄。

　　在工廠的物流環節有大量的變頻電機是做定位用的，還有雙變頻電機雙軌的同步控制，以目前的變頻方案，僅有速度環是不夠的，必須有絕對值編碼器做位置反饋才能實現精確的定位控制和同步控制，在有些同步控制的應用中，各個傳感器信號是以串聯方式傳輸的，到達上位機控制器的時間有延時，造成同步控制電機執行的延時與調制電機速度的振蕩。即使是雙軌雙驅動并雙絕對值位置閉環，但仍然有反饋信號走總線的分地址方式，時間上先后到達，存在延時時差不確定性，在數據采集反饋上已經不同步，而造成左右糾偏的振蕩擾動，傳感器信號反饋需要同時采集就需要用并聯采集方式。

　　雙路同步邊緣處理器加絕對值多圈編碼器，工業以太網輸出對于變頻電機上的應用，是可以幫助企業對于工業電機群同時實現現地自動化與遠程可視化節能管理的。對于大量工業電機群如何更好的節能，包括在工業物流上大量使用的變頻電機，建立多電機同步協作與數字化管理記錄到節能，爭取達到一個更高的工業電機節能管理的水平。

　　二、AUSSEN AEP1200-2T 雙路同步邊緣處理器

　　AEP1200-2T 雙路同步邊緣處理器采用 2 路絕對值編碼器信號并聯采集的方式，輸出工業以太網通信 PROFINET，產品具有無時差和低延時的特點，不同于 2 個 PROFINET 編碼器通信的方式，AEP1200-2T 雙路同步邊緣處理器的 PROFINET 通信只占一個 IP 地址，節省傳輸時間，節省 PLC 資源。同時輸出帶有定位和糾偏功能的 PROFINET IO，可廣泛用于各種工業現場自動化定位和同步糾偏，對于頻繁出現的開關信號，可提前分析做故障預判，自動化控制的同時也可數據遠程記錄，實現智能制造和數字工廠“遠程、可靠、實時、安全、智能”的要求。

　　AEP1200-2T有2個部分組成，一個核心裝置為邊緣處理器，信號輸入部分是機械多圈絕對值編碼器，每一個機械多圈絕對值編碼器以并聯輸入該邊緣處理器，根據現場測量的數據同步比對，即每一個絕對值編碼器的數據采集是同時的，編碼器刷新延時的時差也是同為2ms（或者距離較長要求8ms），然后根據參數設置進行優化計算，將兩路編碼器的數據和控制io以PROFINET信號的方式輸出，也就是說編碼器的信號輸入不存在地址掃描，輸出部分是PROFINET信號并內置了軟開關速度更快，真正實現低延時速度快，是真正意義上的同步。

　　AEP1200-2T雙路同步邊緣處理器采用的多段隔離工作電源，周邊電磁干擾被有效分段隔離，互不影響。帶有編碼器掉線報警功能，報警開關也是集成在PROFINET io中 ，編碼器斷電斷線能即時感知，杜絕安全隱患。

　　AEP1200-2T雙路同步邊緣處理器可以通過電腦設置工藝參數，通過一個usb轉RS485數據線和電腦連接，通過專用的電腦軟件可預設每個編碼器的工作參數，和編碼器之間數據比對的開關邏輯關系。

　　1、編碼器基本參數設置界面

　　可以設置編碼器分辨率，工作方向，單圈角度模式 和 多圈長度模式。

　　2、編碼器獨立工作IO參數設置

　　開關類型可以設置常開和常閉，大于或小于設置數值動作，復位時的余量

　　比如A編碼器動作可設置：上極限位置開關，啟動開關，停止開關，下極限位置開關 ，或者是根據現場工藝要求，設計出分區的電子凸輪開關。

　　3、雙路同步的矢量計算的IO參數設置

　　用于雙路同步控制及定位控制 ，左右超差B-A和A-B的分別比對，常規的同步比對是一個主軸一個從軸 ，從軸跟隨著主軸，如果現場負載偏向從軸一側，從軸調整速度跟隨，容易引起速度震蕩難以同步，機械上照成啃軌或者拖著走的現象，采用數據左右交叉對比，實現主從軸柔性切換，現場可以有效避免不良狀況發生。

　　4、通過博圖查看編碼器數值和開關狀態

　　ID9：監控的是矢量B-A的值（A/B獨立工作時。無意義）

　　IB13：監控的是IO動作狀態。上圖中0010_0010 從右往左分別是開關1到開關8。

　　IB14：監控的是編碼器在線狀態，從右往左分別是編碼器A-B，1在線，0離線。

　　三、機械齒輪多圈絕對值編碼器及各種安裝方式

　　AEP1200-2T的輸入部分采用機械多圈絕對值編碼器，多圈為機械齒輪箱式的，每一個位置都由機械齒輪結構定義，不存在計數裝置而且和時間無關，在初始化調試零點確立后，不會改變零點定義關系，不受干擾或者斷電丟失位置。絕對值編碼的信號為主動發送格式，刷新周期最快為2ms。

　　機械多圈絕對值編碼器對于變頻電機的傳動的安裝方式有：

　　1、絕對值多圈編碼器裝在變頻電機減速機的動力輸出軸，與動力輸出軸共同轉動 ，從而獲得動力機械的運動的測量數據。

　　2、絕對值多圈編碼器安裝與直線模組頂端同軸的轉動，以此實現對于伺服電機或者步進電機直線機械運動的數據測量。

　　3、絕對值多圈編碼器安裝在測量輪上，通過彈簧的下壓力和測量輪的摩擦力，帶動編碼器在移動的軌道上做數據測量。

　　4、絕對值多圈編碼器通過齒輪與齒條的傳動，帶動絕對值編碼器做直線測量

　　目前該雙路同步邊緣處理器AEP1200-2T已有2家大型設備生產企業進入設備調試階段 ，項目類型是雙軌雙電機同步控制，一家是位于昆山的某RGV項目，一家是位于湖北的某汽車輸送線項目。

　　四、結語

　　工業化標準的傳感器（包括工業化標準信號輸出）的編碼器，是數字化工廠的根本。“數字化”三個字的最后一個“化”字，就是要把機器運動感知為數字的工業傳感器標準信號輸出的過程，在工業里如果沒有這個“化”的過程，所謂的數字就是虛擬出來的游戲。

　　時下關于數字化工廠“現場生產信息”采集時，我們發現都是從PLC上采集信息，這對于中國工控現場是不現實的，第一，現場PLC各個廠家品牌、通信協議及各個時代的不統一；第二，用戶現場自動化程序不讓人碰，怕影響到現已有的生產功能。最后都是從傳感器或者現場儀表上采集的數據，才得以實現數字化聯網。

　　而當前的“數字化工廠”題目，國外大公司為建立自己的生態，技術誘導中國用戶從其PLC上采集數據，從而規定只能用他一家的PLC，這才是我們數字化工廠轉型很多無法落地的原因。我們需要打破這種從PLC采集數據的不合理，才能有底層傳感器大數據上云的突破。實現數字化，實現大數據分析，實現能源分配管理，最后才能實現節能減排目標。