倍福 MX 系統(tǒng)：自動(dòng)化新構(gòu)件取代傳統(tǒng)控制柜！

倍福最新推出的 MX 系統(tǒng)是對傳統(tǒng)控制柜結(jié)構(gòu)的一次顛覆性革命。在這次采訪中，總裁 Hans Beckhoff 和 MX 系統(tǒng)產(chǎn)品經(jīng)理 Daniel Siegenbrink 對此做出解釋并說明如何用 MX 系統(tǒng)取代傳統(tǒng)控制柜。

Beckhoff 一直是技術(shù)創(chuàng)新的代名詞。你們在自動(dòng)化領(lǐng)域的下一步是什么？

Hans Beckhoff：沒錯(cuò)，在自動(dòng)化領(lǐng)域的技術(shù)變革中，我們做出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)。我特別喜歡的幾次革命包括：基于 PC 的控制技術(shù)理念、用作分布式 I/O 的總線端子模塊、以及現(xiàn)已成為全球標(biāo)準(zhǔn)的 EtherCAT 通信協(xié)議。總而言之，倍福經(jīng)過 40 多年的發(fā)展，已經(jīng)在如何從根本上改進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)方面積累了非常豐富的經(jīng)驗(yàn)。此外，倍福不僅是一家自動(dòng)化企業(yè)，也是一個(gè)成功的控制柜制造商，有約 250 名員工專門從事控制柜的制造工作。現(xiàn)在，我們正在將這些技術(shù)和實(shí)踐方面的專業(yè)知識轉(zhuǎn)化為具有創(chuàng)新意義的新產(chǎn)品系列，我們認(rèn)為，它們將越來越深入地改變著自動(dòng)化技術(shù)與市場的面貌。 

Hans Beckhoff 總裁：“我們的 MX 系統(tǒng)能夠徹底改變整個(gè)控制柜和機(jī)械工程行業(yè)。”

新產(chǎn)品系列具體是指什么？

Hans Beckhoff：如前所述，我們在控制柜制造方面擁有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。我們將這些經(jīng)驗(yàn)與我們在其它產(chǎn)品領(lǐng)域（包括工業(yè) PC、I/O 和通信技術(shù)、驅(qū)動(dòng)技術(shù)以及軟件）的專業(yè)知識進(jìn)行融合，打造出一個(gè)統(tǒng)一的自動(dòng)化套件，用標(biāo)準(zhǔn)化的模塊完全取代了傳統(tǒng)的、需要接線的控制柜。控制柜或設(shè)備上所需的所有技術(shù)系統(tǒng)和功能都整合在同一個(gè)系統(tǒng)中，我們稱之為 MX 系統(tǒng)。

Daniel Siegenbrink：一般來說，每個(gè)控制柜的結(jié)構(gòu)都相同，總是有一個(gè)電源、主開關(guān)、供電單元、包含 I/O 層和現(xiàn)場總線的控制系統(tǒng)，以及驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品。此外，還有配電設(shè)備，用于切換 400 V 電源，直接啟動(dòng)電機(jī)，或給外部裝置供電。我們已經(jīng)將這些重復(fù)出現(xiàn)的模塊標(biāo)準(zhǔn)化，并通過 MX 系統(tǒng)的形式以統(tǒng)一的方案加以實(shí)施。

MX 系統(tǒng)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)是什么樣的？

Hans Beckhoff：基本要求是提供 IP67 防護(hù)等級的極為堅(jiān)固的機(jī)械解決方案，以便能夠以實(shí)用和穩(wěn)固的方式將所有自動(dòng)化模塊直接整合在設(shè)備上。我們?yōu)榇藢?shí)施了底板解決方案。首先，解決方案包含了底板本身，它由一個(gè)機(jī)械上非常穩(wěn)定的鋁型材加工而成，集成了所有必要的信號、電源和通信通道。底板上定義了各種用于數(shù)據(jù)傳輸和處理以及供電的插槽，可以用來插接各個(gè)功能模塊。這是實(shí)現(xiàn)模塊化控制柜系統(tǒng)的基礎(chǔ)，由于底板和模塊都采用穩(wěn)健設(shè)計(jì)，因此可以直接安裝在設(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。

控制柜的功能具體如何實(shí)施呢？

Hans Beckhoff：比如說，通過相應(yīng)的功能模塊，可以簡單地將驅(qū)動(dòng)器插接到底板上的槽中，然后用堅(jiān)固的內(nèi)六角螺釘擰緊到位。然后，它將自動(dòng)提供 EtherCAT 通信功能，并提供相應(yīng)的控制電壓和電源電壓。就這樣，僅需一分鐘，驅(qū)動(dòng)器就完全安裝好了！當(dāng)然也可以使用我們成熟的單電纜技術(shù)（OCT）實(shí)現(xiàn)模塊與電機(jī)的連接。其它模塊的結(jié)構(gòu)也是如此，例如，供電時(shí)需要使用符合 UL 標(biāo)準(zhǔn)的電源模塊，它配備主斷路器和供電單元。總而言之，MX 系統(tǒng)涵蓋了所有可能的自動(dòng)化場景，包括數(shù)字量、模擬量和安全 I/O、用于驅(qū)動(dòng)的 600 V 直流母線供電、其它功率等級，以及可插拔式工業(yè) PC。使用 MX 系統(tǒng)組裝控制柜的速度如此之快，確實(shí)令人驚奇!我們的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件中沒有涵蓋到的個(gè)別需要定制的特殊功能，也可由 MX 系統(tǒng)提供支持。任何功能都可以通過帶有相應(yīng) MX 系統(tǒng)接口的擴(kuò)展單元或通過由 EtherCAT 連接的獨(dú)立控制箱進(jìn)行集成。

產(chǎn)品經(jīng)理 Daniel Siegenbrink：“MX 系統(tǒng)極大地減少了工作量，尤其是在控制柜的制造和維護(hù)方面。它同時(shí)還簡化了機(jī)械設(shè)計(jì)，并且在機(jī)械工程領(lǐng)域提供了優(yōu)化的模塊化設(shè)計(jì)支持。”

Daniel Siegenbrink：我們實(shí)際上整合了設(shè)備所需的所有功能。可以熱插拔的模塊被分為 PC、I/O 和運(yùn)動(dòng)控制等產(chǎn)品領(lǐng)域以及新的繼電器和系統(tǒng)部分。這也包括一些新產(chǎn)品，如變頻器、繼電器、接觸器、混合電機(jī)啟動(dòng)器和功率輸出單元。

Hans Beckhoff：不言而喻，基于 PC 和 EtherCAT 的控制和驅(qū)動(dòng)技術(shù)的廣泛性讓我們能夠利用成熟的技術(shù)，因此讓我們獲益匪淺。盡管如此，我們實(shí)際上已經(jīng)為 MX 系統(tǒng)重新設(shè)計(jì)了整個(gè)倍福產(chǎn)品系列，并從性能和控制角度考慮，讓這些產(chǎn)品都采用可插拔設(shè)計(jì)。而且，我們從一開始就與很多在各個(gè)行業(yè)中處于領(lǐng)先地位的客戶合作，到現(xiàn)在已經(jīng)有三年多的時(shí)間，目的是著眼于客戶的實(shí)際應(yīng)用，有針對性地進(jìn)行開發(fā)。這為我們的系統(tǒng)規(guī)范提供了巨大幫助。

說到規(guī)范，用于使用 MX 系統(tǒng)的框架參數(shù)是什么？

Hans Beckhoff：MX 系統(tǒng)的最大連接負(fù)載為 63 A，典型電壓范圍為單相 110...230 V 和三相 380...530 V。允許的溫度范圍為 0...50°，純被動(dòng)散熱。

Daniel Siegenbrink：以下參數(shù)適用于各個(gè)插槽：數(shù)據(jù)插槽提供 EtherCAT 通信，提供 24 或 48 V DC 供電，電流最高 20 A，而電源插槽提供 400 V AC 和 600 V DC 供電，電流最大 35 A。通過并行使用兩個(gè)電源插槽，我們還可以為一個(gè)模塊提供最大 63 A 的電流。在實(shí)際應(yīng)用中，另一個(gè)重要的方面是認(rèn)證。MX 系統(tǒng)是符合相關(guān)控制柜標(biāo)準(zhǔn)的控制柜替代解決方案。但不僅僅只是如此，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。這意味著設(shè)備制造商可以真正實(shí)現(xiàn)按庫存生產(chǎn)，只需在交付當(dāng)天決定將設(shè)備運(yùn)往全球何處。

還可以為設(shè)備和系統(tǒng)制造商帶來哪些優(yōu)勢？

Hans Beckhoff：新的模塊化系統(tǒng)的優(yōu)勢早在設(shè)計(jì)階段就已顯現(xiàn)。這是因?yàn)榭刂乒竦膹?fù)雜性顯著降低，所有單獨(dú)的電線連接、單獨(dú)的電線標(biāo)記和后續(xù)的控制柜制造工作都大大減少。有了 MX 系統(tǒng)，模塊只需插在底板上，作為電氣控制柜的終端，可以說是類似于氣動(dòng)閥島。一些有機(jī)會體驗(yàn) MX 系統(tǒng)的客戶告訴我們，300 頁的電路圖減少到只有 30 頁，相關(guān)的工作量也減少了 90%，通過減少大量工作繼而降低成本。

Daniel Siegenbrink：可以這么說，現(xiàn)在我們的客戶在考慮選擇緊湊的模塊時(shí)，往往會使用控制柜作為整體的控制單元。這不僅需要大量的布線工作，設(shè)備的模塊化設(shè)計(jì)也沒有完全體現(xiàn)。而在我們的系統(tǒng)中，這完全不是問題，因?yàn)榭刂乒癫辉偈且粋€(gè)體積龐大的整體，而以模塊化的方式沿著設(shè)備均勻分布。

Hans Beckhoff：另一個(gè)決定性的因素是最小化的空間需求。設(shè)備制造商可以將結(jié)構(gòu)緊湊的 MX 系統(tǒng)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 系統(tǒng)對控制柜制造本身意味著什么？

Daniel Siegenbrink：控制柜制造通常非常復(fù)雜，涉及到大量組件和工藝步驟，容易出錯(cuò)，空間需求也較高。在這里，使用我們的可插拔技術(shù)不僅可以簡化電路圖，而且還可以減少布線工作。分析還表明，在某些情況下，需要的組件不到 10%，從而省去了大量控制柜制造工作。

堅(jiān)固耐用的底板插接工業(yè) PC、I/O、運(yùn)動(dòng)控制、繼電器和系統(tǒng)相關(guān)的功能模塊，即構(gòu)成 MX 系統(tǒng) — 防護(hù)等級高達(dá) IP67、高度靈活的去電柜自動(dòng)化解決方案。

Hans Beckhoff：最小化設(shè)備設(shè)計(jì)和控制柜制造的工作。根據(jù)我們的估算，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。更重要的是，控制柜的質(zhì)量也會得到質(zhì)的提升。最后，復(fù)雜的單獨(dú)布線被簡單、無差錯(cuò)的插拔功能所取代。工業(yè)預(yù)制模塊的使用幫助擺脫了以前繁瑣的人工流程，進(jìn)一步節(jié)約了成本。此外，MX 系統(tǒng)還能夠幫助很多設(shè)備制造商簡化他們的物流，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。

MX 系統(tǒng)可為最終用戶帶來哪些益處？

Hans Beckhoff：我們相信，我們的 MX 系統(tǒng)將產(chǎn)生巨大的社會和經(jīng)濟(jì)效益，尤其是對于設(shè)備的最終用戶。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電氣故障簡單地進(jìn)行診斷。以往在出現(xiàn)類似故障時(shí)，通常需要電工打開控制柜，借助測量設(shè)備檢查電壓或者接觸器等來排查。但有了 MX 系統(tǒng)后，不再需要這樣，因?yàn)橐呀?jīng)沒有控制柜，實(shí)際功能已被遷移到模塊中。因此，現(xiàn)場維護(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)場設(shè)備的電纜或現(xiàn)場設(shè)備本身。

Daniel Siegenbrink：很多公司往往缺乏合適的現(xiàn)場維護(hù)人員對日益復(fù)雜的控制技術(shù)進(jìn)行維護(hù)或維修。從這個(gè)角度來看，模塊更換方便，以及全面的診斷方案對最終用戶來說也非常重要。與傳統(tǒng)的控制柜不同，MX 系統(tǒng)中僅使用聯(lián)網(wǎng)的組件。借助新推出的倍福設(shè)備診斷系統(tǒng)，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) — 僅作為 EtherCAT 網(wǎng)絡(luò)中的一臺設(shè)備。

能否請你更詳細(xì)地介紹一下上述診斷方案？

Daniel Siegenbrink：一方面，這包括眾所周知的各種 EtherCAT 診斷選項(xiàng)。此外，在每個(gè)模塊的正面有一個(gè) DataMatrix 碼作為唯一的序列號。該二維碼可以通過智能手機(jī) APP 掃描，實(shí)現(xiàn)手機(jī)與控制器的交互并獲取相應(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)的測量設(shè)備。維修或服務(wù)人員無需測量硬件即可準(zhǔn)確了解某個(gè)功能或模塊的狀態(tài)。

Hans Beckhoff：在此基礎(chǔ)上，我們推出了倍福設(shè)備診斷解決方案，即每個(gè)倍福智能產(chǎn)品都有這樣一個(gè)唯一的序列號，可以通過 DataMatrix 碼從外部讀取，或通過 EtherCAT 通信系統(tǒng)從內(nèi)部讀取。

倍福希望通過全新的 MX 系統(tǒng)吸引哪些客戶

Hans Beckhoff：我們相信，我們可以通過我們的新系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)幾乎所有的自動(dòng)化任務(wù)！MX 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是為了像傳統(tǒng)的控制柜本身一樣，滿足盡可能廣泛的應(yīng)用需求，我們最終想用它完全取代控制柜。當(dāng)然，MX 系統(tǒng)非常適合用于機(jī)械工程領(lǐng)域，但該系統(tǒng)也可以為過程技術(shù)、測量技術(shù)、樓宇自動(dòng)化等領(lǐng)域的用戶帶來顯著優(yōu)勢。只要涉及到電氣化和智能化，MX 系統(tǒng)就可以為用戶提供巨大的競爭優(yōu)勢！