在2015年的上海工博會(huì)上,，研華科技以九大主題展示了智能工廠的全新藍(lán)圖，其中首次重磅推出的“新一代運(yùn)動(dòng)控制總線EtherCAT完整解決方案”更是贏得了業(yè)界的廣泛關(guān)注,。融合先進(jìn)以太網(wǎng)技術(shù)與PC-based的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì),，研華將如何幫助用戶實(shí)現(xiàn)智能工廠的透明管控？研華科技工業(yè)自動(dòng)化事業(yè)群資深協(xié)理黃怡家先生認(rèn)為,，實(shí)現(xiàn)從設(shè)備層,、控制層到企業(yè)層的無縫連接，是打造工業(yè)4.0智能工廠架構(gòu)的重要一步,。

讓隱藏的設(shè)備層真實(shí)可見

工業(yè)4.0,，其實(shí)就是大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能工業(yè)。通過對(duì)工廠大量數(shù)據(jù)的采集和分析,，企業(yè)可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)于能耗的優(yōu)化和效率的提升,，大數(shù)據(jù)是一切智能制造的基礎(chǔ)。現(xiàn)實(shí)中的很多中國(guó)制造企業(yè)在談到工業(yè)4.0時(shí)常感到無處著手,，其實(shí)往往忽略了來自最底層的設(shè)備所隱藏的數(shù)據(jù),。

以運(yùn)動(dòng)控制最核心的伺服電機(jī)為例，以前采用模擬量信號(hào)控制伺服電機(jī),，用戶在遠(yuǎn)端是不可能看到這些伺服電機(jī)的狀態(tài)和參數(shù),?！叭绻谝粋€(gè)工廠里有5000個(gè)電機(jī),，按照目前的狀況，當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)有任何一個(gè)伺服電機(jī)有問題的時(shí)候,，唯一的辦法就是到現(xiàn)場(chǎng),，拿一根USB線和一臺(tái)筆記本接到伺服電機(jī)上面，去查看它的參數(shù),。想想看5000個(gè)電機(jī)的話將是多么龐大的工作量,！”研華科技工業(yè)自動(dòng)化事業(yè)群資深協(xié)理黃怡家談道。

“而現(xiàn)在,，通過EtherCAT可以很容易與控制層接入,，將底層信息傳到遠(yuǎn)端,，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服電機(jī)參數(shù)和狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。這不管對(duì)于維護(hù)人員,、還是設(shè)計(jì)人員來說,，都讓工作變得更便捷。這是一個(gè)質(zhì)的飛躍,，我們說的智能工廠,，其實(shí)就是將以前看不到的底層信息，傳到控制層和企業(yè)層,?！?/span>

實(shí)時(shí)監(jiān)控，是工廠里面維護(hù)工程師們的心聲,。“其實(shí)德國(guó)的工業(yè)4.0計(jì)劃里面,，到最后談到的就是以人為本，希望可以通過更多智能化的設(shè)備來減少人們做重復(fù)無聊的工作,?！秉S怡家坦言，“相信很快,，我們都可以通過智能手機(jī)來監(jiān)控電機(jī),。我們可以在手機(jī)上查看每一臺(tái)電機(jī)的參數(shù)，比較是否有設(shè)置錯(cuò)誤等,，甚至我們可以監(jiān)控它們里面的參數(shù),，雖然這看起來可能只是一個(gè)很小的變化，但是對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)的工程師們來說卻能帶來非常大的幫助,?！?nbsp;

縱向集成加速智能互聯(lián)

基于PC-based的傳統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，與開放式EtherCAT協(xié)議的完美融合,，研華幫助用戶實(shí)現(xiàn)了可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)狀態(tài)的透明設(shè)備層,。這也是全球知名的伺服電機(jī)制造商松下電器決定與研華科技開展深入合作的原因。雙方在2015年8月正式簽訂了“工業(yè)4.0”合作備忘錄,，宣布將針對(duì)智能控制技術(shù)和“開放式therCAT伺服電機(jī)”展開進(jìn)一步合作,。

目前研華的EtherCAT軸卡已經(jīng)可以支持松下的A5B系列伺服電機(jī)，雙方也不約而同在本屆工博會(huì)上重點(diǎn)展出了最新的EtherCAT運(yùn)動(dòng)控制解決方案,。在研華展出的“EtherCAT雨之舞”模型中,，實(shí)現(xiàn)了12同步軸進(jìn)行水滴模擬和512個(gè) IO點(diǎn)同步閃爍。研華的全方位EtherCAT解決方案,，不僅支持Common Motion軟件開發(fā)工具包及圖形化的公用程序,，同時(shí)，也不受限于伺服及步進(jìn)馬達(dá)品牌。完整的數(shù)字,、模擬和計(jì)數(shù)IO模塊,，支持分布式時(shí)鐘模式，滿足了工業(yè)4.0架構(gòu)下智慧工廠高效能與高速的控制應(yīng)用需求,。

據(jù)黃怡家介紹,，除已經(jīng)合作的松下之外，包括安川,、三洋電機(jī),、臺(tái)達(dá)、匯川,、南京埃斯頓等在內(nèi)的很多伺服電機(jī)制造商也在和研華進(jìn)行接洽,，并將陸續(xù)針對(duì)不同機(jī)型做出相關(guān)測(cè)試?！半m然EtherCAT是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型的總線,，但根據(jù)我們的測(cè)試，每一家的伺服電機(jī)的設(shè)置和參數(shù)還是有很多不同,，達(dá)到的最終效果也參差不齊,。因此我們希望通過與松下的合作，先給用戶提供一個(gè)最優(yōu)質(zhì)的方案,。接下來再與其他伺服廠家制定的伺服電機(jī)去做測(cè)試,。” 黃怡家說道,。研華未來的構(gòu)想是希望將生產(chǎn)線設(shè)備透過開放式架構(gòu)的EtherCAT規(guī)格串連起來后,，研華的云端監(jiān)控技術(shù)可監(jiān)管整個(gè)自動(dòng)化生產(chǎn)線，達(dá)成完整的工業(yè)4.0及智慧自動(dòng)化生產(chǎn)應(yīng)用,。

談到未來的運(yùn)動(dòng)控制發(fā)展趨勢(shì),，除了EtherCAT技術(shù)的不斷普及，黃怡家認(rèn)為更多的集成也是方向之一,。用戶可以通過集成一些感測(cè)器,，監(jiān)控電機(jī)的溫度等其他參數(shù)是否有異常，以便提早進(jìn)行預(yù)防和維護(hù),。隨著EtherCAT技術(shù)在伺服電機(jī)上大量應(yīng)用后 ,，將意味著可以在設(shè)備層上采集更多的信息，通過大數(shù)據(jù)分析,，進(jìn)而制定出更完善的工業(yè)4.0解決方案,，更好地優(yōu)化企業(yè)的生產(chǎn)效率,。

智能控制迎來EtherCAT時(shí)代

作為目前運(yùn)行速度最快的開放式工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù),，EtherCAT這兩年呈現(xiàn)出應(yīng)用爆發(fā)的趨勢(shì)，尤其是得到了眾多自動(dòng)化廠商和用戶群的認(rèn)可，這一點(diǎn)從業(yè)界不斷推出的EtherCAT控制系統(tǒng),、伺服驅(qū)動(dòng),、運(yùn)動(dòng)控制等解決方案中就不難發(fā)現(xiàn)。作為在自動(dòng)控制與電機(jī)測(cè)試領(lǐng)域潛心研發(fā)多年的專家,，黃怡家認(rèn)為EtherCAT近年來的快速發(fā)展正是呼應(yīng)了工業(yè)4.0時(shí)代對(duì)于少量多樣,、客制化和彈性靈活生產(chǎn)的需求。

采用EtherCAT的數(shù)字串行式伺服電機(jī)能夠?yàn)橛脩魩砗芏嗝黠@的優(yōu)勢(shì),。首先,，布線簡(jiǎn)潔，減少了配線工時(shí),。以前控制器與伺服間每軸約需10~20條配線,，現(xiàn)在只需要一根以太網(wǎng)網(wǎng)線就可以，減少的配線工時(shí)及線材使得整體配線成本可降低90%以上,。其次,，采用數(shù)字信號(hào)傳輸也大大減少了噪聲干擾。在工廠里面有非常多的雜線以及干擾源,，通過串列式數(shù)字傳輸,，能夠有效防止現(xiàn)場(chǎng)干擾。

由于配線簡(jiǎn)單,，增加控制軸僅需將網(wǎng)絡(luò)線延伸,，EtherCAT運(yùn)動(dòng)控制解決方案使得系統(tǒng)擴(kuò)充更為容易且更具彈性。在工業(yè)4.0大背景下,，人工成本的上升以及熟練技術(shù)工人的缺乏,，加速了機(jī)械手和機(jī)器人的應(yīng)用?！艾F(xiàn)在,，企業(yè)想在原有生產(chǎn)線加裝機(jī)械手，只需要在原來的機(jī)臺(tái)旁邊,，再接一條網(wǎng)線,，就可以把機(jī)械手的功能接進(jìn)來了。而過去我們要在這個(gè)機(jī)臺(tái)里做很多配線,?！秉S怡家深有感觸地說，“這對(duì)工程師來說是非常人性化的考量,，省去了重新設(shè)計(jì)的麻煩,，相信這也是未來的一個(gè)趨勢(shì)?！?/span>

對(duì)于需要高精度運(yùn)動(dòng)控制的應(yīng)用,，最重要的一個(gè)特性就是在高速通信中能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)多種控制方式,。過去，伺服電機(jī)各個(gè)軸之間的精準(zhǔn)同步是很難做到的,，可能需要用一些封閉的專用總線才能做到多軸的同步運(yùn)動(dòng),。“EtherCAT不但能實(shí)現(xiàn)多軸同步,，甚至還提供了比市場(chǎng)上主流的協(xié)議更快的速度,，而且還是一個(gè)基于開放架構(gòu)的技術(shù)?！?黃怡家坦言,。

為了給用戶提供更完善的工業(yè)4.0解決方案，研華也在積極研制基于開放式以太網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線EtherCAT的產(chǎn)品,。據(jù)悉,，研華即將在下個(gè)月正式發(fā)布EtherCAT軸卡PCI-1203。與市場(chǎng)上其他軸卡相比,，PCI-1203可支持高達(dá)32軸的同步控制,，雙以太網(wǎng)接口可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)IO控制和運(yùn)動(dòng)控制功能。高效能的雙核芯片,，使運(yùn)算時(shí)間減少一半,，僅用0.5微妙就可以處理最多32軸的運(yùn)算。 “這是非常大的突破,，新軸卡速度變快了,，軸數(shù)還可以支持更多?！秉S怡家說道,，“而且，分?jǐn)偟矫總€(gè)軸的成本也降低了,?！背薊therCAT軸卡之外，據(jù)悉研華也在加緊研發(fā)基于EtherCAT的機(jī)器人控制器和可編程自動(dòng)化控制器（PAC）產(chǎn)品,。

作為全球最大的工控機(jī)（IPC）領(lǐng)導(dǎo)廠商,，研華從物聯(lián)網(wǎng)的推手到布局工業(yè)4.0智能系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈，始終以創(chuàng)新的思維引領(lǐng)行業(yè)前行,。據(jù)悉,， 2015年研華以29.5%的新紀(jì)錄繼續(xù)領(lǐng)跑全球IPC市場(chǎng)，相信基于PC-based控制領(lǐng)域的傳統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢(shì),，加上先進(jìn)的WebAccess組態(tài)軟件,，與開放式以太網(wǎng)總線EtherCAT技術(shù)的無縫集成，必將為研華帶來新的增長(zhǎng)動(dòng)力,。從硬件到軟件,，從設(shè)備端到云端,，研華將為轉(zhuǎn)型期的中國(guó)制造企業(yè)帶來更完善的工業(yè)4.0解決方案。