全球運動控制技術發展趨勢

專業電氣自動化展SPS/IPC/Drives Exhibition and Conference （德國紐倫堡，2005年11月22~24日）所取得的成功可從以下3個方面來證明，參展企業（1160家）、展位面積（7.3萬平米）與參觀人數（3.46萬）——分別比2004年增加12.6%、12.1%及8.7%。除上述統計數字外，本次展會還集中了全部電氣驅動、運動系統與相關軟件。下面我們有選擇地介紹一些由ABB、Baum焞ler、B&R工業自動化、艾爾默運動控制 (Elmo Motion Control)、艾默生控制技術、羅克韋爾自動化、施耐德電氣、SEW-Eurodrive、西門子以及安川電機等公司展出的產品。
　　在ABB公司展出的眾多驅動器、運動控制與相關產品中，我們主要介紹其新型直流驅動器——DCS800。該驅動器據稱能提供更簡單的配置、安裝與操作控制。操作員可使用一個類似手機、帶高分辨率顯示器與上下功能鍵的裝置來進行操作。DCS800驅動器帶有一個內置PLC，用于處理本地控制與眾多（用于擴展的）附加模塊、增加的I/O點以及現場總線連接。設計提供5~20000馬力的DCS800，采用230~1200 V交流電源，可與以前的DCS驅動器向后兼容，并采用與其交流驅動器配對產品ACS800一樣的軟件與工程工具。該產品于2006年1季度在北美上市。


    為具有可擴展性，ABB 公司的DCS800 系列驅動器由7 種不同尺寸的產品組成，這里給出的是4 種小尺寸產品。


    行星齒輪傳動減速器被無縫集成在Baumüller公司的DSD 56-IPG型驅動器機殼中，三相同步伺服電機可減少灰塵污染。機殼具有IP65 級密封。

　　其他ABB公司產品包括輸出功率高達4 kW的元件級驅動器 (Component Drive)，有ACS50、 ACS150及其他幾種型號，以及較大的ACS350。ACS150與ACS350的特點是，通過電池供電操作員接口，無需啟動驅動器即可進行設置編程（已獲專利）。“這意味著用戶可根據配置向導來對驅動器進行編程，”ABB公司交流驅動器產品銷售經理Teemu Jalava解釋說。該配置方法還能屏蔽掉那些對某些應用并不需要的極寬參數范圍。
　　ABB還展出了新的ACS800 04型驅動器，一種設計用于機柜安裝、所謂的“運動控制驅動器”。它依靠電機軸與負載上的兩個編碼器來對0.55~1900 kW功率范圍內的低慣性感應電機進行定位控制。
　　Baum焞ler公司展出了一系列旋轉及線性伺服、扭矩及直接驅動電機與相關控制器。值得注意的是其尺寸加大了的、帶集成行星齒輪傳動系統的高性能伺服電機。該電機擁有98%的高效率及很低的噪聲，Baum焞ler公司電機產品經理Stephan Reiss介紹說。計劃于2006年生產的DSD 56-IPG型電機，輸出功率將比DSD系列中的早期產品提高1.37kW。
　　Reiss還提到了DA異步（感應）電機的輸出功率從260 kW提高到了450 kW。DA 280具有空冷 (IP23) 和水冷 (IP54) 兩個版本，將于2006年初開始生產。同時，該公司的直接驅動DST高扭矩電機，可在100~300 rpm轉速范圍內獲得高達13500 Nm的扭矩。集成在DST電機中的止推軸承可承受住擠壓機器中產生的高軸力，而這正是這三種電機的主要應用。
　　AcoposMulti 驅動系統是B&R工業自動化公司展臺（面積比去年增加了39%）上的亮點。據B&R 公司應用工程師Rainer R焎k 介紹，Acopos系列驅動器的“logical progression”包括以下三個部分：背板轉換器、電源模塊與軸模塊（每個模塊為1到2個軸服務）。
　　AcoposMulti集成了一個24V的輔助電源模塊，節省了機柜空間，并為驅動器、控制器或外圍設備提供一個到直流總線的連接，來獲得開/短路及過載保護。該模塊化及可擴展AcoposMulti模塊，使用和其他的公司產品一樣的Automation Studio軟件工具，并能和以前的Acopos系統向后兼容。該產品目前已在歐洲提供現場評估版，并計劃于2006年第3季度在美國上市。
　　艾爾默公司這次展出了一系列伺服驅動器與控制器，包括最新的微型數字伺服驅動器Whistle及其模擬配對品Ocarina。這些火柴盒大小的驅動器尺寸雖僅為：2 x 1.8 x 0.6英寸，但卻能提供0.5 kW的連續功率（或1kW的峰值功率）。艾爾默公司總經理Haim Monhait將Whistle稱為具有“當今市場上最高功率密度與智能”的伺服驅動器。
　　Emerson Control Techniques（艾默生控制技術）公司面積很大并經過重新設計的展臺，展出了Unidrive及其他交、直流驅動器產品。Unidrive SP驅動器覆蓋低功率范圍 (0.55~132 kW)，而Unidrive SPM C模塊化驅動器則覆蓋高達200 kW（使用兩個單元的話可達到355 kW）的高功率范圍，獨立型Unidrive 機柜安裝單元驅動器（SP6、7、8及9）能輸出110~675 kW的功率。
　　艾默生公司的Leroy-Somer品牌（及業務實體）在本次展會上也很顯眼，例如，額定輸出功率為0.25~11 kW 的Varmeca型集成可變速度電機與可變速度驅動器 (VSD)，具有閉環矢量與分布式 (Proxdrive) 兩個版本。值得注意的是適合在潛在爆燃性氣體中工作的VSD系統 (ATEX)。而額定輸出功率為 0.55~400 kW的FLSD驅動器，則據稱能在IIB類或IIC區1類2分類氣體中工作。
　　Rockwell Automation公司展出的產品較突出的是Kinetix集成運動控制系統、CompactLogix與PowerFlex驅動技術。“本次展會我們著重推出的是產品與部件而不是系統”，現場業務部經理Dirk Weber解釋說，譬如功率控制與驅動器產品，不過也展出了一批“系統解決方案”。


　　從價格角度看，CompactLogix主要針對的是低端自動化應用，包括OEM應用。PowerFlex的發展路線圖顯示，將于2006~07年出現的“公共工業協議 (CIP) 運動應用協議”，有望無縫同步在同一系統中運行的多軸伺服與變頻驅動器。
　　Schneider Electric這次展出的眾多產品包括可變頻驅動器 (VFD)（如用于泵/風扇應用的Altivar 71與Altivar 61型驅動器）、伺服控制器（如具有和VFD一樣外形的低成本Lexium 05型控制器）以及各種面向安全的工廠自動化產品等。
　　Schneider Electric公司的Berger Lahr品牌在其展臺上隨處可見。其智能、集成電機與控制器產品 (Icla) 主要有以下三個電機版本：步進電機、交流伺服電機與同步三相電整流電機。Icla（來源于“集成、閉環、執行器”的首字母縮寫）將電機、位置控制、功率電子與反饋集成在一個緊湊單元中。
　　分布式自動化架構的倡導者SEW-Eurodrive公司，一直在關注全球分布式驅動器的應用情況。據SEW公司全球市場營銷與工程經理Frank H歳eth介紹，歐洲和北美是最能接受分布式驅動器的地區。不過南美目前仍被認為是一個不確定的市場，他補充說。
　　SEW公司進行的其他開發包括（增加了沖洗功能的）第二代Movimot 分布式電機控制裝置與Movifit— 一組新的帶可變頻率驅動器 (VFD) 與電機控制開關以及（通過安裝在電機附近機盒中以太網實現的）分布式通信的功率部件。Movifit 具有三個版本：可控制三個Movimot電機輸出額定3 kW 功率并提供功率保護的Movifit-MC；可提供雙向旋轉控制輸出4 kW（單通道電機開關）或對兩部2.2kW電機提供單向旋轉控制（雙通道開關）的“電子電機開關（起動器）” Movifit-SC；以及集成了額定 0.37~1.5 kW 或2.2~4 kW輸出功率VFD與安全功能的Movift-FC。
　　Höreth還介紹了他們公司在Movigear（一款將電機、齒輪減速器與電子電路集成的設備）上所取得的進展。在2005年漢諾威博覽會上作為概念性產品展出的Movigear，2006年夏天將進入測試階段，年中進行試生產，年底或2007年初正式上市。


    B&R 公司提供的AcoposMulti 電源模塊，可為系統以及用于共享操作數據的網絡提供電源。


   SEW-Eurodrive 公司的Movifit-MC、-SC 與-FC 型驅動器，每一種都擁有適合于食品行業應用的專門版本。

　　下面是有關SEW-Eurodrive公司的一段花絮：該公司的產品線以“Movi”作為其名字的開頭，而Movi則是出自德語“模塊、很多面”等詞的首字母縮寫，H歳eth介紹說。
　　西門子公司的巨大展臺，顯示了該公司龐大的技術門類。展出的產品包括電機、驅動器、運動控制、以及各種傳感器技術與工業安全系統。Sinamics系列驅動器與Simotion系列集成軟件被作為重點推出，而其基于工業PC的自動化產品則是另一個展出重點。
　　由該公司開發的Profinet，也在展會上受到了廣泛的關注。被人們形容為實時通信與IT應用單一聯網總線的Profinet，其功能變得日益豐富，例如通過其相關IRT（同步實時）芯片實現的運動控制功能等。Profinet通過以太網將實時 (RT) 與非實時結合在一起，此外，它還具有安全功能。帶Profinet接口的新型安全控制器已被增加至Simatic產品線中，如果再加上Profibus接口，則允許設備同時與兩個網相連。據西門子公司介紹，該控制器的新CPU遵循IEC 62061、IEC 6158（至SIL 3）以及NFPA 79-2002等標準。
　　Yaskawa Electric Europe（安川電機歐洲公司，YEE）實際的展位位于Omron Electric （歐姆龍電子公司）的展臺中，這顯示了兩家公司在歐洲的緊密與長期的合作關系。不過，據YEE運動與控制工程部經理J焤gen Friedrich介紹，YEE最近已開始尋找其他歐洲公司來分銷其Sigma II型伺服電機。
　　Jürgen Friedrich還提到了YEE的其他進展。正在開發中的額定功率0.5~5 kW防爆及遵循ATEX標準的交流伺服電機，是僅有的一款尺寸比標準伺服電機稍大、但比競爭產品ATEX型伺服電機小得多的產品。據Friedrich介紹，該產品預計于2006年初通過T哣鑒定。安川公司的另一項開發成果是輸出功率高達500 kW的高功率伺服電機。該項目（為時較長）的商品化預計將于2007年完成。
　　Frank Bartos是CONTROL  ENGINEERING的責任編輯。