运动网络技术助力伊斯特曼设备公司降低机器成本，提高系统性能与可靠性

• 关键词：编码器,电机,伺服,工控

伊斯特曼设备公司（Eastman Machine Company，以下简称“伊斯特曼公司”）为客户提供世界上最卓越且无可比拟的切割设备，涵盖了自手动操作切割机至全自动切割系统的多种产品，可应用于多种材料切割，包括装潢材料、乙烯基材料、玻璃纤维、地毯、帆布等，甚至包括碳纤维和 Kevlar （凯夫拉尔）材料。伊斯特曼公司一贯以“最优设备、最低价格，最佳服务”为工作宗旨，并以其稳健的工业设计、对产品质量及客户服务的严格管理而闻名。

Eagle C3 的行业要求和设计准则
　　在材料切割行业中，客户总是在不断寻找这样的设备——更加高效、可靠和具有成本效率，同时成本更低、产出更高。自动切割机通常应用于将种类繁多的材料切割成各种尺寸和图案，这在某种程度上使得每台切割机已经成为定制应用，借助于独一无二的设计规格来满足客户的特定需求。为了满足多种应用对切割机性能和灵活性的需求，伊斯特曼公司建造了Eagle C3 型自动切割机。以往的 Eagle 系列设备，构架不够灵活，并采用模拟运动控制器，其性能和灵活性受到了限制，使得切割设备需要使用大量的缆线，从而给定制设置和故障查找造成了很大的困难。

伊斯特曼公司选择了SynqNet
　　在设计 Eagle C3 时，伊斯特曼公司重新评估了现有的系统模式，以确定针对当前问题的最佳解决方案。为了提高设备性能和可靠性，同时将查找设备故障的时间和实际花费最小化，伊斯特曼公司需要确定最具成本效率的途径。Robotic System Integration （RSI）公司是销售基于 PC 的网络运动控制系统的一家增值分销商。他们通过与伊斯特曼公司合作来提供基于 SynqNet的网络级解决方案。SynqNet运动控制网络是专为高性能传动应用而设计的一种全数字传动网络。

减少电缆
　　以往的 Eagle 设备采用模拟系统，因此需要大量的电缆。每台设备带有 14 到 20 种不同类型的电缆，包括电力电缆、控制器 I/O 串行电缆以及离散 I/O 定制电缆等。由于模拟运动控制器和放大器是安装在设备外部的一个封闭控制盒内，连接控制盒和设备的电缆铺设路径超过了 1000 英尺。伊斯特曼公司希望通过降低设备的电缆用量来减少 Eagle 设备中潜在的电缆故障。


　　通过转换到全数字 SynqNet 网络，并利用其高数据带宽的优势，伊斯特曼公司现在能够实现对 SynqNet 的所有系统级控制，且可以使用同一套网络同时支持运动控制和 I/O。SynqNet 还使伊斯特曼公司便于灵活采用集中控制、分布式硬件配置的方式创建运动网络，可将离散的 I/O 模块布置在更方便的位置，以缩短电缆铺设路径。举例来说，Eagle C3 将特有的 SynqNet Slice I/O 模块安装在靠近传感器的位置，这使得伊斯特曼公司可以减少80%的电缆总长度。此外，伊斯特曼公司还选用了专为 Eagle C3 的持续灵活应用而设计的、可靠性能更高的注塑型 SynqNet 电缆。

构架灵活，定制更容易
　　伊斯特曼公司的设备应用于各种类型材料的切割，而不同材料往往具有各自不同的切割要求。因此，每台设备都必须进行特别定制以满足不同类型的客户需求和改动。在过去，由于非网络控制式的构架导致的系统扩展性较差，使得在满足添加附加轴以支持专有部件等不同客户的需求时困难重重；定制工作通常需要一个工程师团队经过详细的风险分析评估后，才能确定一个合理的解决方案。

　　借助于 SynqNet，伊斯特曼公司克服了难以增加附加轴的限制。目前，SynqNet 支持32 个节点、32 个传动轴和超过 16,000 bit 的数字 I/O 或 10000 个点的模拟 I/O 口。伊斯特曼公司的首席技术官保罗•威尔金斯表示：“SynqNet 的每个控制卡能够支持 32 个轴，因此为用户增添附加轴已经不成问题。”如果要在主设备上增加一个用户贴标机或独立的打孔机，只需简单地在 SynqNet 网络上另增一个 SynqNet 节点即可。威尔金斯补充道：“这样就无需担心能否满足特定的用户需求。”目前，伊斯特曼公司正在使用 SynqNet 运动系统。伊斯特曼公司的一位曾参与 SynqNet 与 C3集成工作的电气工程师Stephen Juhasz 解释道：“一切都是开放式的，非常灵活。定制设备的附加组件变得非常容易。”

快速开发和安装
　　SynqNet 网络确保了互操作性，这使得伊斯特曼公司能够根据需要选择伺服放大器和电机制造商。只需简单地将任何 SynqNet 驱动器连接到网络，SynqNet 运动控制器即能自动检测驱动器，进行网络初始化和安装程序；添加的SynqNet 驱动器和网络新增的 I/O 节点所具有的即插即用功能使安装更加快捷。伊斯特曼公司还采用了 RSI 提供的 RapidSetup 功能来完成Eagle C3 设备的安装和试运行；而采用单个无缝接口配置网络上的每台驱动器，缩短了搭建和试运行的时间。伊斯特曼公司的 eCut Windows 运动控制软件是使用 RSI 所提供的 SynqNet RapidCode API 进行开发的，该软件以非常直观、用户友好型的界面实现了增加高级运动控制功能的途径。


　　使用 Realtime Diagnostics 实现自监视和故障查找功能
        使用 SynqNet 的另一个优势是能够收集网络内的实时诊断信息，实现整个系统的可视性。伊斯特曼公司 的 Eagle C3 具有“自监视”功能，能够报告故障，并且可以在需要特别注意或者需要维护时对操作人员进行提示。例如：出现网络连接松动或电缆故障时，操作人员将收到一个信息错误报告，从而可以使用软件工具以查明网络问题所出现的确切位置。而预防性诊断功能则能连续监视系统良好状态的运行情况，便于操作人员在较合适的时间灵活处理潜在问题，以最大程度地保证和提高设备的正常运行时间和产能。现在，操作人员能快速的诊断和处理多种问题，降低了用户的运行总成本。

　　SynqNet 还实现了设备的远程故障查找。操作人员现在可以通过软件来检查设备的状态位，获得明确的出错状态指示，从而便于更快速地进行维护和维修。如果用户的设备具有访问互联网权限，伊斯特曼公司的技术人员可从远端访问用户的设备来查找问题，无需亲自去设备现场。Juhasz表示，伊斯特曼公司现在“可以通过电话实时解决问题，无需像过去那样要跑到客户现场查找故障原因。”通过 SynqNet实时取回诊断信息以及通过互联网远程访问获取设备数据，伊斯特曼公司大大缩短了 Eagle C3 设备现场故障查找的时间，降低了成本。

　　借助容错网络，提升设备可靠性 
        令人遗憾的是，即使构造再坚固，所有具有硬件组件和电缆的设备都会随着时间的推移而发生质量退化或故障；而网络故障通常发生在最重要的时间段，这将导致整个系统停机，切割循环中断，甚至损毁昂贵的材料。

　　由于网络配置呈环形拓扑结构，SynqNet成为了容错、“自愈”型的网络。即使网络电缆出现故障或链接断开，它也能确保设备的完整运行功能；同样，即使驱动器供电中断，它与其它节点的连通也不会中断。

　　举例说明，如果网络上两个驱动器之间的电缆损坏，SynqNet 将使用冗余连接自动为受损电缆周围的数据包提供冗余通道，使运动控制器能够与网络上的其它节点维持连通。尽管电缆出现故障，设备还是能够维持完全运转，这使用户能够以不间断或不浪费材料的方式完成切割程序。

　　SynqNet 的故障恢复功能建立了一个“容错”网络，该网络可以维持连通，并且实现设备的不间断正常运行，从而最大程度地延长了设备正常运行的时间，提高了产能。

安全性更高
　　SynqNet 还为伊斯特曼公司提供了一个控制性更强的紧急停车（E-Stop）功能，以进一步提升设备安全性。先前的模拟系统在发生 E-Stop的情况下，传动控制器和驱动器间的连通将会中断，但电机仍然能从放大器得到供电和转矩命令，这就留下了切割材料或硬件组件损毁的隐患。


　　SynqNet 帮助伊斯特曼公司实现了控制性更强的 E-Stop，使得传动控制器与网络上所有其它驱动器间的通信不会中断。Eagle C3 特有的受控 E-Stop 功能将使该情况下的电机所有供电中断，但网络仍维持供电。

Eagle C-3——自动传输切割系统
　　在伊斯特曼公司种类繁多的切割机产品中，Eagle C3 是最新的型号。它是一个快速、准确、耐用的自动化传输切割系统，具有用户友好型的触摸屏界面和自监视能力。

　　Eagle C3 针对合成和工业纺织品市场而专门设计，适用于切割任何类型的材料，包括碳纤维、装潢材料、泡沫材料、乙烯基材料、玻璃纤维、网状材料、帆布、地毯、甚至是粗糙的安全材料，如 Kevlar 等。伊斯特曼公司东北区销售经理 Carl Leinweber 自豪地说：“有了 Eagle C3，就没有切割不了的材料了。”该系统提供了同等级产品中最大的切割表面积，其台面宽度可达 4 米（156 英寸）。如果与带式给料机相结合，它就可以跨过工作台切割表面从辊筒给料机上拉出材料，速度最高可达 40cm/s（16 英寸/秒）。这表明不再有对切割件的最大长度限制，对于切割大尺寸的帆布、水池罩或遮阳篷来说非常关键。

　　标准型号的 Eagle C3 具有 X-Y-Z 托架系统，带有 5 个传动轴、3 个用于模拟和数字 I/O 的 SynqNet Slice I/O 节点以及1个用于在切割表面上分配轧辊材料的真空传送系统。Eagle C3 所使用的编码器具有更快的反馈环和一个由丹纳赫传动公司提供的 XMP-SynqNet-PCI 运动控制器，可以更精确地实现运动控制。

　　伊斯特曼公司的 eCut Wi