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MX-System：

　　致力于打造無控制柜自動(dòng)化方案的可插拔式系統(tǒng)

　　倍福最新推出的 MX-System是一款模塊化自動(dòng)化組件，凝聚了倍福在控制柜制造方面擁有的豐富經(jīng)驗(yàn)以及倍福在其它所有產(chǎn)品領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)，采用防護(hù)等級(jí)高達(dá) IP 67 的全新外殼系統(tǒng)，可以直接安裝在機(jī)器設(shè)備上。由此打造出來的解決方案可以完全取代控制柜中安裝的傳統(tǒng)自動(dòng)化系統(tǒng)，減少設(shè)備占地面積，降低風(fēng)扇及其它散熱設(shè)備的能耗。倍福作為 PC 控制技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者，在自動(dòng)化領(lǐng)域再次掀起了一場(chǎng)顛覆性革命，為無控制柜設(shè)備設(shè)計(jì)樹立了新的標(biāo)桿。

　　最初的可編程邏輯控制器只能處理設(shè)備和系統(tǒng)輸入輸出信號(hào)的關(guān)系，而現(xiàn)在基于 PC 的控制技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代制造工藝中的所有自動(dòng)化功能。I/O、驅(qū)動(dòng)技術(shù)、安全技術(shù)、數(shù)據(jù)輸入、與上位系統(tǒng)的連接，甚至圖像處理任務(wù)，全部都由中央控制器處理。隨著需要處理的任務(wù)持續(xù)增加，盡管電子電力器件的體積已經(jīng)在不斷變小，性能也更加強(qiáng)大，甚至還集成了安全功能，但控制柜的體積卻仍舊無法減小。情況甚至還恰恰相反，附加的自動(dòng)化設(shè)備功能不斷增加了控制柜中專用功能組件的數(shù)量。

　　傳統(tǒng)控制柜通常可以分為幾個(gè)不同的功能區(qū)：

• 　　電力供應(yīng)、熔斷器保護(hù)和配電
• 　　輔助電壓的產(chǎn)生和熔斷器保護(hù)
• 　　帶有輸入輸出的控制系統(tǒng)
• 　　電機(jī)控制
• 　　現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接層

　　如果我們對(duì)比一下過去數(shù)十年里使用的控制柜技術(shù)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，包括上述功能區(qū)域的傳統(tǒng)控制柜基本結(jié)構(gòu)幾乎沒有發(fā)生變化 — 無論是部件的數(shù)量還是尺寸。現(xiàn)在，控制柜內(nèi)各部件的安裝接線工作仍然需要人工完成，并需要在控制柜的各個(gè)區(qū)域內(nèi)部以及區(qū)域之間建立電氣連接。倍福認(rèn)識(shí)到，只有所有設(shè)備或功能單元都使用統(tǒng)一的接口，才能夠一勞永逸地減少接線工作。我們的目標(biāo)不僅是通過數(shù)字化和自動(dòng)化提高控制柜的設(shè)計(jì)和制造效率，而且要完全取代傳統(tǒng)控制柜。因此，我們開發(fā)了 MX-System，它是一款模塊化的自動(dòng)化組件，它配備標(biāo)準(zhǔn)的電氣和機(jī)械接口，通過底板插接模塊。

　　

　　MX-System采用模塊化設(shè)計(jì)，具有各種功能模塊，可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

　　EtherCAT 用作整個(gè)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)接口

　　EtherCAT 是自動(dòng)化領(lǐng)域成熟的全球通信標(biāo)準(zhǔn)，具有獨(dú)特的“on-the-fly”運(yùn)行機(jī)制，構(gòu)成了 MX-System標(biāo)準(zhǔn)接口的技術(shù)基礎(chǔ)。EtherCAT 能夠用幾乎所有類型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和順序?qū)⒋罅?I/O 模塊、驅(qū)動(dòng)器等組件連接至控制器，同時(shí)可以集成功能安全。EtherCAT 分布式時(shí)鐘功能能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)中所有組件的高精度同步，其偏差小于 100 ns。通過豐富的 EtherCAT 診斷功能可以盡早檢測(cè)、定位和消除所有故障，確保系統(tǒng)通信的穩(wěn)定。

　　

　　帶數(shù)據(jù)接口或帶數(shù)據(jù)和電源接口的不同版本的底板可以用于滿足不同的應(yīng)用需求。

　　EtherCAT 可以滿足所有數(shù)據(jù)傳輸需求，僅需一個(gè)總線系統(tǒng)就足以滿足內(nèi)部系統(tǒng)通信以及外部擴(kuò)展的需要，這些擴(kuò)展也可以通過 EtherCAT P 連接。EtherCAT P 是基于 EtherCAT 技術(shù)的單電纜自動(dòng)化擴(kuò)展方案，將數(shù)據(jù)通信與供電整合在一根電纜中。MX-System內(nèi)除了 EtherCAT 接口之外，只需要再加一個(gè)電源接口，即僅需內(nèi)置兩個(gè)接口。第一個(gè)接口用于 24 和 48 V DC 安全特低電壓供電以及傳輸 EtherCAT 協(xié)議。單個(gè)數(shù)據(jù)接口上同時(shí)集成了不同的電壓以及信號(hào)。第二個(gè)接口用于輸出最高 530 V AC（3 相，加上中性線和 PE 線）的電源電壓以及最高 848 V DC 的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)直流母線總線電壓。

　　堅(jiān)固耐用的底板解決方案

　　是完全取代傳統(tǒng)控制柜的基礎(chǔ)

　　MX-System的連接器與 PCB 背板一起封裝在堅(jiān)固耐用的鋁型材壓鑄外殼中，上面可以插接各個(gè)功能模塊。這種由外殼和電力電子器件構(gòu)成的單元被稱為底板，它除了配備機(jī)械外殼之外，還包含背板，一方面用于控制電壓和通信，另一方面用于供電。底板和模塊組合后的防護(hù)等級(jí)可達(dá) IP67，采用被動(dòng)散熱，工作溫度范圍為 0...50°，從而可以直接安裝在機(jī)器設(shè)備上，無需額外的保護(hù)外殼。因此，不再需要使用手動(dòng)組裝的中央控制柜。MX-System組件的裝配非常簡(jiǎn)單，只需一個(gè)工具就能夠?qū)⑺心K擰到底板上。

　　底板可以輸出的最大電流為 63 A，其中 30 A用于安全特低電壓，能夠滿足大部分的自動(dòng)化需求。底板的初始長(zhǎng)度限制為 1 米，配備 24 個(gè)系統(tǒng)模塊槽位。集成的“后勤”系統(tǒng)可以記錄和監(jiān)測(cè)溫度和濕度等環(huán)境參數(shù)，以及底板內(nèi)的振動(dòng)和沖擊情況。

　　底板有不同的版本可供選擇。緊湊型控制解決方案可以通過高度僅為 110 毫米的帶有功能模塊數(shù)據(jù)接口的 1 排版本底板接入主電源來實(shí)現(xiàn)。所需的 24 V 電源和工業(yè) PC 都包含在功能模塊中。2 排版本的底板包括數(shù)據(jù)接口和底層電源接口。倍福將推出更多的底板版本，比如排內(nèi)混合各種接口的版本，以及可以布置為三排的擴(kuò)展版本，用于插接性能更強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)模塊。

　　適用于所有控制功能的模塊

　　MX-System底板完全取代了傳統(tǒng)控制柜中各個(gè)組件間的接線，是自動(dòng)化領(lǐng)域真正的創(chuàng)新。功能模塊相當(dāng)于傳統(tǒng)控制柜中通常安裝的各個(gè)組件。但它們并不是 1:1 的替代關(guān)系，因?yàn)槎鄠€(gè)控制柜的功能可以被整合到一個(gè)功能模塊中。每個(gè)模塊內(nèi)都已經(jīng)集成了各種功能，包括出線熔斷器和連接器，如果需要更高的功率等級(jí)，則可以通過 M8 和 M12 信號(hào)連接器或倍福的 ECP/ENP 系列連接器提供。此外，很多電源模塊都集成有輸入接口，為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的傳感器供電。所有這些解決方案都是倍福與在各行業(yè)處于領(lǐng)先地位的客戶緊密合作開發(fā)而成的。

　　

　　Daniel Siegenbrink，倍福 MX-System產(chǎn)品經(jīng)理

　　熱插拔功能模塊涵蓋了設(shè)備上所需的所有功能，分為工業(yè) PC、總線耦合器、I/O 和運(yùn)動(dòng)控制、繼電器以及系統(tǒng)產(chǎn)品領(lǐng)域。它們都是基于倍福基于 PC 和 EtherCAT 的控制和驅(qū)動(dòng)技術(shù)的成熟產(chǎn)品。該產(chǎn)品系列已經(jīng)擴(kuò)展到包括用于直接切換單相或三相交流執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功能，如異步電機(jī)或電加熱器。倍福的運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品系列已經(jīng)進(jìn)一步拓寬到變頻器。新產(chǎn)品還包括為控制功能提供所需基礎(chǔ)架構(gòu)的系統(tǒng)模塊，例如，24 和 48 V DC 的開關(guān)電源、UPS 模塊和以太網(wǎng)交換機(jī)。

　　此外，倍福還開發(fā)了采用混合設(shè)計(jì)的模塊，包括供電模塊，它是一個(gè)將主電源接入點(diǎn)、主開關(guān)、電源濾波器、電能測(cè)量技術(shù)、剩余電流測(cè)量和 24 V DC 電源集成于一體的功能模塊。另一個(gè)典型產(chǎn)品是 EtherCAT P 輸出模塊，它配備了用于保護(hù)超低電壓和低電壓線路的熔斷器。

　　如果一個(gè)功能需要由安裝在傳統(tǒng)控制柜中的設(shè)備進(jìn)行映射，則可以使用底板擴(kuò)展功能模塊，它可以將底板延伸到右外側(cè)，保護(hù)安裝在里面的 IP20 設(shè)備，并可為數(shù)據(jù)接口和電源接口以及 EtherCAT 接口供電。系統(tǒng)模塊與其它所有功能模塊一樣，本身也是 EtherCAT 設(shè)備。因此，可以直接通過設(shè)備控制器進(jìn)行控制、分析實(shí)際數(shù)值以及詳細(xì)診斷。

　　為設(shè)備制造商帶來優(yōu)勢(shì)

　　模塊化的 MX-System可以幫助設(shè)備制造商減少大量控制柜設(shè)計(jì)和安裝以及所需的組件數(shù)量。根據(jù)初步的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，在某些情況下，電路圖及相關(guān)的工作量都減少了 80%，整體成本也相應(yīng)降低。

　　設(shè)備和系統(tǒng)也可以被設(shè)計(jì)得更加節(jié)省空間，更加有針對(duì)性。設(shè)備制造商可以將結(jié)構(gòu)緊湊的 MX-System直接安裝在設(shè)備機(jī)身上，從而無需單獨(dú)的控制柜以及相應(yīng)的電纜敷設(shè)。這樣可以顯著簡(jiǎn)化安裝過程，特別是使用預(yù)裝電纜時(shí)。這也意味著可插拔式安裝不再一定要由電工進(jìn)行，也可以由機(jī)械作業(yè)人員完成。MX-System也始終為設(shè)備模塊化（目前是絕對(duì)必要的先決條件）提供最佳支持，因?yàn)樗軌蛞阅K化的方式沿著設(shè)備均勻分布。

　　對(duì)于設(shè)備制造商來說，另一個(gè)重要的方面是認(rèn)證。MX-System是符合相關(guān)控制柜標(biāo)準(zhǔn)的控制柜替代解決方案。與傳統(tǒng)控制柜不同，它是一個(gè)符合 CE、UL CSA 和 IEC 認(rèn)證的統(tǒng)一解決方案，因此也是可以滿足全球各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的解決方案。這意味著設(shè)備制造商可以真正實(shí)現(xiàn)按庫存生產(chǎn)，并且在交貨前，即在裝配過程中，無需考慮設(shè)備出口的目的地是哪個(gè)國家。

　　為控制柜制造帶來優(yōu)勢(shì)

　　

　　通過 MX-System和 EtherCAT，傳統(tǒng)的集中式控制方式變成了分散控制的分布式控制平臺(tái)

　　控制柜和面板制造商也可以從 MX-System中獲益，因?yàn)閺?fù)雜的單獨(dú)布線被簡(jiǎn)單、無差錯(cuò)的插拔功能所取代。例如，以前需要花費(fèi) 24 小時(shí)才能完成的控制柜組裝，現(xiàn)在基于模塊化的安裝僅需一小時(shí)左右。此外，它還能夠避免使用復(fù)雜控制柜時(shí)的接線出錯(cuò)風(fēng)險(xiǎn)。工業(yè)預(yù)制模塊的使用幫助擺脫了以前繁瑣且容易出錯(cuò)的人工制作控制柜的過程。

　　MX-System在物流方面也能夠?yàn)樵O(shè)備制造商帶來優(yōu)勢(shì)。分析還表明，在某些情況下，傳統(tǒng)控制柜需要的組件減了 90%。此外，MX-System還能夠幫助很多設(shè)備制造商簡(jiǎn)化他們的物流，因?yàn)檫@種易于安裝的技術(shù)免除了制造控制柜的外在需求。

　　為設(shè)備終端用戶帶來優(yōu)勢(shì)

　　與傳統(tǒng)的控制柜不同，MX-System中僅使用聯(lián)網(wǎng)的組件，這也為故障診斷帶來優(yōu)勢(shì)。這意味著可以隨時(shí)查詢每個(gè)單獨(dú)的保險(xiǎn)絲、電源或主開關(guān)模塊的狀態(tài) — 如同 EtherCAT 網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備常常會(huì)出現(xiàn)的情況。倍福設(shè)備診斷解決方案除了具有豐富的 EtherCAT 診斷選項(xiàng)之外，每個(gè)模塊還有唯一的序列號(hào)。每個(gè)模塊的正面有一個(gè) DataMatrix 碼，用戶可以通過智能手機(jī) APP 掃描這個(gè)二維碼。智能手機(jī)通過無線網(wǎng)絡(luò)與控制器交互并獲取相應(yīng)的診斷數(shù)據(jù)，如模塊狀態(tài)及錯(cuò)誤寄存器。這樣，智能手機(jī)成為一個(gè)“萬用表和示波器”，不僅僅只是取代傳統(tǒng)的測(cè)量設(shè)備。維修或服務(wù)人員無需測(cè)量硬件即可準(zhǔn)確了解某個(gè)功能或模塊的狀態(tài)。這也為設(shè)備的總體運(yùn)行帶來積極影響。

　　模塊更換方便以及全面的診斷方案可以簡(jiǎn)化維護(hù)和維修工作，這對(duì)于設(shè)備和系統(tǒng)操作人員來說也非常重要。各個(gè)自動(dòng)化功能被封裝在單個(gè)模塊中，因此可以在模塊層面對(duì)電氣故障簡(jiǎn)單地進(jìn)行診斷。現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工程師只需使用狀態(tài)指示燈、智能手機(jī)和倍福設(shè)備診斷系統(tǒng)確定模塊的狀態(tài)，然后決定是否需要更換模塊、連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的電纜或現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備本身。

　　維護(hù)維修工作的簡(jiǎn)化為設(shè)備和系統(tǒng)操作人員提供了很多優(yōu)勢(shì)，例如，顯著縮短維修時(shí)間，因?yàn)榫S修工程師可以借助設(shè)備診斷功能快速查找故障位置（如電纜或模塊）。模塊的可插拔設(shè)計(jì)使得它們更換起來更加方便。熱插拔功能甚至支持在不切斷設(shè)備電源的情況下進(jìn)行更換。功能被封裝在單個(gè)功能模塊中，帶來的額外好處是只需存放少量的備件。系統(tǒng)通過 EtherCAT 總線實(shí)現(xiàn)通信，確保能夠充分滿足現(xiàn)代化預(yù)測(cè)性維護(hù)管理的需求。總而言之，MX-System可為設(shè)備制造商和設(shè)備運(yùn)營商帶來巨大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，為未來實(shí)現(xiàn)無控制柜自動(dòng)化鋪平了道路。

　　關(guān)于德國倍福                                        

　　倍福（Beckhoff）公司總部位于德國威爾市。作為全球自動(dòng)化技術(shù)的驅(qū)動(dòng)者，倍福定義了自動(dòng)化領(lǐng)域的許多國際標(biāo)準(zhǔn)。公司所生產(chǎn)的工業(yè) PC、現(xiàn)場(chǎng)總線模塊、驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品和TwinCAT自動(dòng)化軟件構(gòu)成了一套完整的、相互兼容的控制系統(tǒng)，可為各個(gè)工控領(lǐng)域提供開放式自動(dòng)化系統(tǒng)和完整的解決方案。倍福于1997年進(jìn)入中國市場(chǎng)，致力于幫助制造企業(yè)提升競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，加速轉(zhuǎn)型升級(jí)。倍福在業(yè)內(nèi)享有“創(chuàng)新引擎”的美譽(yù)，公司所倡導(dǎo)的PC控制技術(shù)具有良好的開放性，將IT技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)和自動(dòng)化技術(shù)完美融合，助力實(shí)現(xiàn)工業(yè) 4.0 和智能制造。憑借領(lǐng)先的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和豐富的行業(yè)知識(shí)，倍福的創(chuàng)新產(chǎn)品和解決方案廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電、半導(dǎo)體、光伏太陽能、電子制造、金屬加工、包裝機(jī)械、物流輸送以及樓宇自控等眾多領(lǐng)域。                                        

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