在過去十年里，制造業(yè)、包裝和其它消費(fèi)品系統(tǒng)發(fā)展很快，尤其是在運(yùn)動(dòng)控制方面。因此，在機(jī)器開發(fā)過程中，如何定義、處理和實(shí)施運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)，也在不斷發(fā)展。消費(fèi)者想要(并期待)高度定制化的產(chǎn)品，公司希望能夠在市場(chǎng)上獲得壟斷地位，能獲得巨大的利潤(rùn)。無論是個(gè)性化的運(yùn)動(dòng)鞋、汽水瓶，還是最新定制的豪華汽車，制造獨(dú)特的產(chǎn)品都需要一個(gè)配置了運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)、響應(yīng)迅速的生產(chǎn)車間，可以快速、輕松地適應(yīng)不斷變化的需求。
制造領(lǐng)域的最新發(fā)展要求技術(shù)和方法側(cè)重于最大限度地減少工程需求，并通過將復(fù)雜的序列分解成功能機(jī)器模塊以及將機(jī)械、電子和軟件連接在一起，來推動(dòng)機(jī)器運(yùn)動(dòng)控制的發(fā)展。
下面所列的智能運(yùn)動(dòng)控制趨勢(shì)、過程和工具，使得OEM和機(jī)器制造商在日益靈活的環(huán)境中，最大限度的發(fā)揮其系統(tǒng)的作用。
先進(jìn)的模塊化
由于對(duì)靈活生產(chǎn)日益增長(zhǎng)的需求，現(xiàn)代機(jī)械工程已經(jīng)朝著更加模塊化的方式發(fā)展。復(fù)雜的機(jī)器需要強(qiáng)大而統(tǒng)一的自動(dòng)化系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)多軸運(yùn)動(dòng)。
現(xiàn)在，行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者希望基于統(tǒng)一的架構(gòu)將機(jī)械和軟件結(jié)合在一起，以實(shí)現(xiàn)最高的效率。多年來，機(jī)器制造商一直被要求提供運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)模塊，但現(xiàn)在的先進(jìn)系統(tǒng)包括結(jié)構(gòu)化和統(tǒng)一的控制技術(shù)、先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)、獨(dú)立于制造商的標(biāo)準(zhǔn)以及靈活的定制功能。
先進(jìn)的技術(shù)模塊可提供易于參數(shù)化的驅(qū)動(dòng)解決方案。由于具有機(jī)器人作為核心，多軸編程變得像單軸編程一樣簡(jiǎn)單(見圖1)。例如，在帶預(yù)編程模塊的繞線機(jī)中，已經(jīng)內(nèi)置了所有功能，工程師通過簡(jiǎn)單地設(shè)置正確的參數(shù)，就可以編程實(shí)現(xiàn)從繞線到張力控制等任何功能。無需擔(dān)心需要為每個(gè)函數(shù)編寫代碼。添加或減少模塊和設(shè)備，只需要進(jìn)行簡(jiǎn)單、廣泛應(yīng)用的基本配置就可以完成。然后，工程師通過選擇或取消選擇模塊或參數(shù)，就可以輕松進(jìn)行定制。
圖1:通過使用應(yīng)用程序模板，添加單個(gè)模塊，可以輕松地開發(fā)運(yùn)動(dòng)控制概念。圖片來源:Lenze
通過正確的模塊化編程解決方案，工程師只需要花費(fèi)完成手動(dòng)編寫代碼所需時(shí)間的20%，就可以完成多達(dá)80%的應(yīng)用程序組態(tài)。無需測(cè)試、搜索錯(cuò)誤、修復(fù)、然后再次測(cè)試。無需花費(fèi)大量時(shí)間來了解代碼最初是如何編寫的，只需要優(yōu)化某個(gè)簡(jiǎn)單的函數(shù)即可。
標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用程序模板
過去，沒有人愿意花時(shí)間為進(jìn)料輸送機(jī)編程。而現(xiàn)在，也根本沒有必要這樣做。領(lǐng)先的OEM制造商已經(jīng)向著更先進(jìn)的模塊化運(yùn)動(dòng)控制解決方案邁進(jìn)，因?yàn)檫@些解決方案可以輕松的實(shí)現(xiàn)參數(shù)化，而且通過部署基于常用機(jī)器功能的、預(yù)先配置標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用技術(shù)模塊，還可以簡(jiǎn)化機(jī)器工程設(shè)計(jì)(參見圖2)。
圖2:用于模塊化機(jī)器控制編程功能和預(yù)先測(cè)試驅(qū)動(dòng)功能的標(biāo)準(zhǔn)化軟件
即使是項(xiàng)目特有的功能，也可以輕松的集成到模塊中，并可重復(fù)使用，從而在各種機(jī)器類型中構(gòu)建機(jī)械結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在，無論是定制的生產(chǎn)流程、凸輪輪廓、切割和密封、多傳送帶協(xié)調(diào)，還是更復(fù)雜的拾取機(jī)器人應(yīng)用，都可以使用應(yīng)用程序模版，通過添加單個(gè)模塊，就可以非常容易的來開發(fā)運(yùn)動(dòng)控制概念。
例如，某包裝機(jī)械OEM制造商生產(chǎn)寵物食品包裝機(jī)，正在尋求過渡到一個(gè)更有效的運(yùn)動(dòng)控制解決方案。通過標(biāo)準(zhǔn)化的機(jī)器模塊，使用更少的非標(biāo)部件，這樣公司在機(jī)器設(shè)計(jì)上就具有更大的靈活性。其結(jié)果是:OEM廠商減少了30%的工程設(shè)計(jì)工作，包括規(guī)范、實(shí)施和調(diào)試等。
機(jī)器自動(dòng)化的整體方法
它不只是簡(jiǎn)單地連接驅(qū)動(dòng)器、將數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫畔⑾到y(tǒng)。OEM和機(jī)器制造商將致力于響應(yīng)多變的市場(chǎng)需求。隨著對(duì)上市時(shí)間的要求越來越高，制造商希望生產(chǎn)定制產(chǎn)品并快速更改，同時(shí)它們也希望機(jī)器能夠快速響應(yīng)這些變化。我們距離單臺(tái)機(jī)器自動(dòng)適應(yīng)來生產(chǎn)獨(dú)特產(chǎn)品的目標(biāo)不遠(yuǎn)了。
OEM廠商需要以一致、靈活、易于更新或改進(jìn)的方式來實(shí)現(xiàn)所有機(jī)器的自動(dòng)化。因此，在運(yùn)動(dòng)控制和自動(dòng)化領(lǐng)域中，下一個(gè)要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)是采用整體的機(jī)器設(shè)計(jì)方法。
運(yùn)動(dòng)控制供應(yīng)商更緊密的與OEM廠商合作，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的概念設(shè)計(jì)，以最有效的方式運(yùn)行機(jī)器，從可視化到軟件工具、到驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)和軸承。在各個(gè)方面都保持一致的完整系統(tǒng)，更有可能滿足當(dāng)今和未來消費(fèi)品行業(yè)的苛刻要求。