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Perfection in Automationwww.br-automation.com
automotion 09/1
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The B&R Technology Magazine
打破成规，吹塑未来
移动车辆及工程机械自动化：决不妥协！
模块化工程设计使开发更加高效
通过状态监测提高机器可用性
封面故事
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目录
Automotion
所有人：贝加莱工业自动化（上海）有限公司
国内联系：贝加莱工业自动化（上海）有限公司
地址：上海田林路487号宝石园21号楼
邮编：200233Tel： 021-54644800Fax：021-33675666公司主页：www.br-automation.cn www.br-education.com免费索阅：[email protected]
封面故事
技术专题
04 通过状态监测提高机器可用性
16 移动车辆及工程机械自动化：决不妥协！
22 模块化工程设计使开发更加高效
32 通过openSAFETY构建系统网络更加安全
36 机械制造业正在发生变化
08 打破成规，吹塑未来
13 液压压力机世界中的多面手
20 采用贝加莱运动控制技术提高生产效率
26 POWERLINK助力标签印刷
29 平稳集成贴标解决方案
精彩案例
2 automotion 09/12
前言
亲爱的读者，
整个订货量在逐步提高，这预示着销售旺季提前到来，总体工业景气度上升。尤
其在机械制造领域中，分析师预计今年的增长率将达到4%。商业领袖们希望，目
前席卷政治舞台的债务危机不会滑向实体经济，演变成一场不断蔓延且无法控制
的野火。
这并不是说，如很多人预期的那样，欧洲已转危为安。在一些行业中，潜在的市
场已经饱和。与此同时，欧洲公司正在展望更远的增长机会，例如在俄罗斯和远
东地区-特别是中国和印度。
我们很多人仍然还记得2009年的教训：在很多公司中，除了结构调整之外，提高
集中度和精简部门发挥了重要的作用，这些都旨在将成本意识置于首位。与此同
时，销售和服务得到了越来越高的重视。我们反复强调的词语是“效率”。
效率和长期投资安全性在贝加莱也占据着非常重要的地位，这从我们现有的产品
组合以及众多的产品创新中可以得到淋漓精致的体现。为我们的客户提供范围广
泛且完整的解决方案是对冲当前不稳定营商环境的一种补偿方式，只有这样才能
确保公司取得长远的成功。
祝您阅读愉快！
Werner Gropp市场部经理
2012经济周期指望机械制造：
贝加莱通过整体解决方案提升效率
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通过状态监测提高机器可用性
4
封面故事
通过状态监测提高机器可用性 从示波器模块到拥有传感器的
伺服电机，从内嵌监测芯片的
Automation PC到拥有嵌入式智能
的振动分析模块-贝加莱可以让您无
需使用任何外部单元而对机器了如
指掌。由于每个贝加莱系统都已配
备状态监测功能，因此它也就成为
每台应用贝加莱自动化技术的机器
的组成部分。基于持续状态监测的
预防性维护有助于避免计划外的停
机，并降低备件的采购成本。将状
态测量作为开闭环控制回路的输入
条件，可以显著延长机器的使用寿
命，并有助于大幅降低机器成本。
机械工程师的研发努力正在逐步得到回报，因为生产设备的功
能与性能在持续上升。这意味着更少的机器要求生产出相同数
量和复杂性的产品，这样可以降低生产成本，并使机械制造商
更具竞争力。
另一方面，这种效率的提升也使生产者更加信赖单独的机器设
备。每小时能够生产更多产品意味着停机一小时所付出的代价
也更高。而且任何操作过机器设备的人都知道，永远不可能完
全避免停机。
维护策略的再思考
传统的维护策略有一个共同点：在机器可用性中的最后那几个
百分点往往价格很高。对于被动的、以损坏为导向的维护策略
而言的确如此，在这里系统组件被驱动殆尽，当它们出现故障
的时候只有被替换。在此方案中确保机器可用性的唯一方式
是，确保足够的库存备件，拥有合格的维护人员以及在短时间
内可用的必要设备。然而，最普遍使用的传统策略是根据经验
按固定时间间隔进行预防性维护。虽然这种方法具有明显的优
势，可以让维护性停机更有计划，但是它涉及到相当大的财务
风险，因而并非是万灵药。一方面，虽然原件远未达到使用寿
命的极限，但是你需要采购相应的备件。另一方面，你无法可
靠地预防计划外的停机，诸如当不对称的劳损在定期维护前导
致某些部件失效。
尽量缩短停机时间以及针对维护工作草拟一份战略规划-这些
都是任何一位相关负责经理无法回避的目标，他们不仅会在评
5automotion 09/12
封面故事
估新机器的时候关注采购价格，而且还会关注机器在整个生命
周期内的总成本。在最大限度地降低维护成本的同时，尽量延
长机器的正常运行时间会显著影响总拥有成本，这足以使我们
对一般意义上的维护策略进行重新思考。
问题的解释
优化机器维护成本的最佳方式是使用基于状态的预防性维护取
代定期维护。当被监测的参数发生变化的时候，表明即将出现
故障，需要对维护日程进行安排。这样做的好处是，组件可以
继续提供数值，直到非常接近它们使用寿命的极限值，通常这
一时点相比传统估计的维护间隔更加靠后。由于所需要的维护
可以在定期安排的生产间隙期间执行，因此这不会影响生产的
可计划性。因为只有受到影响的组件才需要被替换，所以维持
备件库存的风险得以极大地降低。这种方法还可以有效地避免
因忽略维护而导致的故障发生。
对于可能发生的任何情况而言，贯穿整台机器的状态参数必须
得到持续的监测，而且该数据必须被正确的评估，以此来确定
哪些部件需要维护。“这可以基于简单的信号和测量值，诸如
通过X20或X67 I/O模块采集的温度或压力，”贝加莱业务经理
Bernhard Eder解释道。“最重要的是，贝加莱还可以提供一
些专用模块，诸如集成切换时间检测或示波器功能的阀岛控制
模块。”
在贝加莱自动化系统中本来就集成了很多用于监测状态信号的
其它产品。这些产品包括拥有内置电机监测功能的ACOPOS伺服驱动器，带自诊断集成电路的贝加莱Automation PC。最
新推出的是X20系列振动分析模块。
测量、评估和通信-一个模块集众多功能于一体！该紧凑型一体化解决方案只
有贝加莱能够提供。
6 automotion 09/12
封面故事
“采用传感器技术获取信号的确非常重要，但是单单有传感器
还不够，”Werner Paulin解释道。Paulin自从1997年加入公
司以来，已经拥有丰富的国际应用项目经验，他目前担任贝加
莱（中国）的国际销售经理一职。“对维护间隔进行日程安排
并在合适的时间替换组件的关键是对所记录的信号进行正确的
解析。这是准确预测问题形成过程的唯一方式。”
可选功能将成为标准
这就是为什么已存在数十年的状态监测迟迟无法对传统机械制
造产生影响的原因。其中所涉及的复杂的数学问题通常需要使
用大型且昂贵的专用计算机系统来解决，进而需要材料科学和
振荡物理学方面的专家对计算机系统进行编程。因此，状态监
测受到计算机系统的限制，它们一旦出现故障，就会造成巨大
的损失。
不断缩小规模的微电子器件已经不再需要使用昂贵的外部接
线。例如，贝加莱模拟量输入模块X20AI2636标配的基本功能
包括迟滞比较器，贝加莱X20CM4810状态监测模块目前正在
一些被挑选的试点客户处工作，它可以将从加速度传感器中读
取的信号转换成70多个特定值，这样就能通过单个通道监测复
杂的振荡模式。
开发人员不需要复杂的数学函数知识就可以在贝加莱Automa-
tion Studio中对被监测的要素进行配置，解决了很多软件及接
口的相关问题。在运行时，一些重要的值通过POWERLINK被
发送至系统CPU，然后在应用软件中被直接使用。“机械制造
商第一次有能力将状态监测作为完全集成化的标准功能，而非
仅仅是一项高级选项，”Paulin强调说。“因此，他们可以在
降低估算风险的前提下为客户提供可用性的保证。”
不仅是使用寿命
机器操作员还可以从公司内部物流系统集成状态
监测功能中获益。例如，当机器识别到需要维护
的时候，它会自动将备件需求的提示信息发送给
维护或采购部门，从而防止订单被忽视或被放错
位置，在不需要维持大量备件库存的情况下，确
保在需要的时候能够立即获得合适的备件。
然而，维护并非是动态、预处理状态数据应用的
唯一领域，被记录下来的状态数据还可以被发送
到自动化软件中以提供一些额外功能。“例如，
这使你可以调整速度从而延长维护前的时间，或
者补偿迟滞或切换延迟从而维持最佳的操作条
件，”Eder说道。“这种自适应的操作可以进一
步提高组件可用性并延长其使用寿命-最终意味着
更有效率的资源利用率和更低的单位成本。”
如果你坚持采用传统的维护策略，那么你就需要为机器可用
性中的最后那几个百分点支付很高的费用。采用基于持续状态
监测的预防性维护可以大幅降低该费用。
Bernhard Eder, 贝加莱业务经理
7automotion 09/12
去年秋天，克朗斯公司（Krones AG）凭借最新开发的PET吹瓶机
震撼了整个灌装设备市场。第三代Contiform系列拉伸式吹塑机不仅
可以提高生产率，增加拉伸成型过程中的精度和灵活性，而且还能
大幅降低功耗。该灌装设备专家利用电动直驱和基于贝加莱技术的
集成驱动解决方案取代气动和皮带传动，实现了这一开发上的飞跃。
按照项目预期，克朗斯将为全新的Contiform机器实施流水线生产-这在公司历史上实属首次。
打破成规 吹塑未来
8 automotion 09/12
精彩案例
全新的Contiform 336旋转拉伸吹塑机最多可带36个
吹塑腔站，并以此实现每小时排出81000个PET容
器。瓶胚在红外线加热炉中被加热到100至120°C，
然后在进胚星轮引导下进入铝制吹塑模具。一旦模具
闭合，拉伸杆插入瓶胚颈部作轴向拉伸，同时施加40巴的吹塑压力，使瓶胚紧贴于模具内壁上成型，最后
瓶子由输出机构取走。
每年约3000亿个瓶子是通过吹塑成型的方法生产的，
而且这一数量正在快速增长，灌装厂对他们机器设备
的性能要求也越来越高。另外，随着环保意识和能源
价格的稳步提升，所有性能的改善都不能以牺牲可持
续性为代价。
克朗斯满足不断增加的机器性能要求，创造了一
项新纪录：Contiform 336的每个吹塑站每小时可
以排出2250个瓶子。
每个吹塑站排出2250瓶/小时
Contiform系列拉伸吹塑机于1997年首次推出，在最
近一次机器改造中所面临的主要挑战是，如何平衡最
大产出和最小功耗之间的关系。克朗斯以专业化的精
神应对这一挑战，提高了新一代机器的标准，将每个
吹塑站的排出量从原来的2000瓶/小时提高到创纪录
的2250瓶/小时。
为了实现这一开发上的飞跃，由克朗斯公司塑料技术
部主管Dieter Finger领导的工程团队不得不对机器做
出一些重大的创新。“到目前为止，皮带传动足以驱
动各种轮式机构，”他说道。“但对于新型Contiform
9automotion 09/12
精彩案例
克朗斯将ACOPOSmulti65
模块直接安装在机器上可以
提前将拉伸站生产出来，对
它进行测试并设置参数。
贝加莱可以通过修改标准ACOPOS固件以显示其
灵活性和可靠性。因此，我们现在拥有符合公司标
准的管式直线电机，它们可以以较小的功耗实现直
线运动。
Dieter Finger, 电气开发主管
而言，该方案中固有的皮带涨紧问题会影响我们实现
从吹塑机构到传送机构平稳过渡所需的精度，因此我
们正在处理这里的速度变化。”
工程师利用直驱技术取代皮带传动解决了这一问题，
在第三代Contiform机器中使用的扭矩电机可以提供
最大2300Nm扭矩。“这些扭矩电机不仅比皮带传动
更加精确，”Finger解释道，“而且如果发生掉电或
急停的情况，那么它们先进的电源管理系统允许它们
共享电源，这意味着它们可以快速地使机器实现同步
停车。”
这些电机是由基于贝加莱技术的克朗斯SDC（伺服驱
动控制）解决方案实现控制，该技术在公司多个部门
中已使用了超过五年。SDC解决方案允许无限多个轴
在各种拓扑结构中通过POWERLINK总线进行耦合。
方案采用贝加莱ACOPOSmulti系列驱动系统和X20
CPU作为控制器。
电动直驱取代气动技术
新一代Contiform可见的性能提升不仅仅是因为使用
了扭矩电机，克朗斯的工程师只有将该创新结合将拉
伸系统由气动控制转变为电磁控制才能实现机器强大
的排出量。现在，管式直线电机取代了气动传动，用
来控制吹塑站中的拉伸杆运动。
“与传统的平板式或U型槽式直线电机不同，在这种
设计中有一个永磁块，它可以在定子绕组内移动，带
有驱动线圈和霍尔传感器，”克朗斯的电气专家解释
道。“管式直线电机消除了皮带以及与标准拉伸杆驱
动解决方案相关的运动。由于可以利用更小的轴承将
力直接传递到拉伸杆上，因此现在的电机无需使用润
滑油脂，而且免维护。”
这种定制化电机是由NTI（LinMot）公司根据克朗斯
的规范开发的。“这些规范包括电机提供最大2kN的
力，并实现最大速度2m/s，”Finger补充说。“我们
还要求定位精度达到0.2mm，并且可以将电机无缝集
成到我们驱动方案的其它部分中去。”
带霍尔编码器的管式直线电机
与标准ACOPOS驱动器协同工作
为了满足这些规范，电机被设计成与直流母线电压为
800V的贝加莱标准三相ACOPOS驱动器一起工作。
贝加莱ACOPOS驱动器还可以评估霍尔传感器信号
并对其进行线性化处理。“在这里所涉及的编程并不
轻松，”Finger解释道。“然而，贝加莱可以通过修
改标准ACOPOS固件以显示其灵活性和可靠性。因
此，我们现在拥有符合公司标准的管式直线电机，它
们可以以较小的功耗实现直线运动。”
10 automotion 09/12
精彩案例
该机器通过贝加莱定制化面板实现操作。
克朗斯选择了贝加莱带IP65防护等级的ACOPOS-
multi65逆变器控制直线电机，采用贝加莱X20 CPU控制吹塑模块。为了提供阀岛控制并监控吹塑压
力，IP67 I/O模块被连接到控制器的第二个POWER-
LINK接口上。Finger对于这些变化带给机械制造商
的优势非常清楚。“直接将该逆变器安装在每个拉伸
站上能够让我们提前将整个拉伸站生产出来，对它们
进行测试并设置参数。每个拉伸站也仅需要一条供给
线。这不仅满足我们模块化的生产工艺，而且完全支
持我们在这些机器上首次采用的装配线生产策略。”
电动拉伸：产出更多，换型更快，处理更灵活
机器操作者同样可以从电动拉伸中受益，它不仅可以
使产出大幅提升，而且还能为操作者提供更多调整拉
伸工艺的自由度。Finger阐述了其在实际情况中的意
义：“首先，瓶子的类型可以通过按钮选择，省却了
费时的人工切换。操作员还可以用按钮来修改拉伸驱
动的运动曲线。因此，在将小瓶换成大瓶的时候，不
再需要切出曲线。”
不仅如此，操作员甚至还可以自由地设置曲线，将
拉伸工艺划分成带不同速度的各个阶段。他们可以选
择从更加便宜的瓶胚材料中生产出具有相同质量的瓶
子，或者创造出在相同质量下不可能实现的造型更加
复杂的瓶子。
贝加莱ACOPOS：直流母线供电最大距离70米
对于操作员而言至少同等重要的是，新一代机器的功
耗显著降低，这部分归功于舍弃了拉伸站中的气动传
动。来自贝加莱解决方案的另一大贡献是，它可以将
直流母线供电的最大距离延长至70米。克朗斯利用这
一优势将机器拉伸模块的直流母线供电与驱动模块进
行耦合。如果发生掉电的情况，那么电源可以从吹塑
机构中馈出以使系统实现可控的停车，并且移动拉伸
杆至安全位置。“如果我们的整个驱动系统不是来自
于同一家供应商，那么我们将不得不采用各种直流母
线电压，需要使用DC/DC转换器，这在过去给我们带
来了很多麻烦，”Finger回忆道。
11automotion 09/12
精彩案例
即使在正常工作的情况下，电源也可以反馈直流母
线。拉伸杆制动所产生的能量（瓶子中的压缩空气将
它们推回起始位置的最大力为650N）可以被其它拉
伸站利用，这样每个站使用的平均功率仅需250W。
克朗斯为了进一步优化功耗而采取的其它措施包括新
开发的中间吹塑阶段，完善的内部压缩空气回收系统
以及进一步削减死腔通气量。总体而言，机器所需要
的压缩空气量减少了三分之一。
克朗斯新型吹瓶机的优势非常明显，它给客户带来
了不小的惊喜。新一代Contiform机器在其正式发
售前就已经满足了客户严格的要求，在2011年克朗
斯客户日上取得了巨大的反响。
行业：啤酒饮料
员工人数：约10575（2010年）
公司地址：Neutraubling（德国）
www.krones.com
Technology by THE INNOVATORS
Perfection in Automationwww.br-automation.com
GenericMotionControl
GenericMotionControl
` 通过卓越的性能和系统同步极大地提升系统生产率
` 通过整合CNC、机器人技术以及集成安全技术的运动控制支持先进制造技术
` 所有驱动技术的软件兼容性使各种机型易于实现
` 通过使用集中式和分布式驱动技术支持所有机器拓扑结构
` 降低硬件成本并简化维护
12 automotion 09/12
液压压力机世界中的多面手
Langzauner GmbH自从1936年以来一直专注于压力机的设计和制造。这家
奥地利公司是国际领先的滑雪板制造专用压力机生产商。在2001年9月份的
欧洲复合材料展览会（Composites Europe Trade Fair）上，Langzauner公
司为行业呈现了从螺旋压力机到液压压力机的转换。他们全新开发的实验
室用压力机采用变速液压传动，为大幅降低能耗情况下确保精度建立了新
的标准。源自同一家供应商的贝加莱紧凑型控制技术能够让制造商的机器
开发和组装变得更加轻松，并且简化终端用户的操作。
13automotion 09/12
精彩案例
我们每天使用的数量惊人的产品很
多都是由压力机生产出来的。“这
一趋势随着复合材料的日益普及而
大幅上升，”Langzauner公司营销
专家Michael Laufenböck说道，该
机械制造商的总部位于奥地利小
镇Lambrechten。这家公司成立
于1924年，最初专
注于木材和金属加
工专用锯床和砂光
机的生产制造，从
1936年开始生产压
力机。Langzauner公司早期主要制造
胶合板生产专用螺
旋压力机，自从上
世纪70年代起，就
已经开始生产针对
复合材料的液压压力
机。“当谈及滑雪板
制造专用压力机的时候，我们
是 无 可 争 议 的 全 球 市 场 领 导
者，”Laufenböck自豪地说道。
“在过去的二十年中，我们还为
航空航天和汽车制造领域生产相
关组件。”
升级技术提高灵活性
当这些组件的订购量不是特别高的
时候，供应商必须能够做出快速响
应，适应不断变化的需求。此外，
设备对于精度的要求极高，不仅针
对零部件本身，而且还包括单独的
成型步序。“这还反映在我们即将
推出的压力机的技术规范中，特别
是在液压系统方面，”Langzauner公司电气工程部机电工程师Ger-
hard Mayrhofer说道。“由于今天
Langzauner公司的实验室用压力机是欧洲复合材料展览会
上的明星，这台新机器采用变速液压传动，结构非常紧凑，
工作精度高，易于编程，可以完美地处理各种冲压工艺。
的一些市场需求几乎不可能通过单
独采用过去的液压控制器来实现，
因此控制技术从一开始就是非常重
要的一个方面。”
在新产品系列开发过程中的重要转
折点是他们决定放弃采用液压装
置比例阀的常规解决方案。“这
种传统的方法不仅会因为泵的持
续满负荷运行而导致能量浪费，
它还会涉及到极其复杂的控制元
件，”Mayrhofer声称。“此外比
例控制阀不仅价格昂贵，而且还需
要经常维修。”在认识到这些缺点
之后，他选择采用变速液压传动这
一方式，其中内部齿轮泵由伺服
电机驱动，它可以在任意时刻产
生所需要的压力。“我们现在使
用的是经济高效、免维护的开关
阀，”Mayrhofer解释道。这会带来
几方面的优势。“我们在液压系统
方面不再需要使用其它控制器，因
为我们现在能够电动处理所有开闭
环控制任务，”他说道。最重要的
是，这还能使机器节能超过70%，
将噪音水平降至尽可能最低。
利用功能库加快开发
新一代机器是一台实验室用压力
机，与大多数专用于小范围应用的
连续生产设备不同，这台机器中
14 automotion 09/12
精彩案例
行业：特种机床
员工人数：75公司地址：Lambrechten（奥地利）
www.langzauner.at液压系统与比例阀组件相比可以使操作更加简单：仅仅一个Power Panel就能处理控制任务，
加快开发进程。
的所有参数和功能都可以进行单独
配置-从冲压功率、闭合速度到强
度和加热持续时间。这一全新设计
的机器是市场上第一种能够处理包
括RTM、预浸料和注射成型在内
各种冲压技术的实验室用压力机，
这对控制器和可用性提出了极高的
要求。“然而真正的挑战还在于
控制算法本身，”Mayrhofer解释
说。“在这方面，贝加莱开发环境
Automation Studio的确对我们的帮
助很大，使我们能够在最短的时间
内完成所有与控制相关的任务，包
括液压系统。”从2011年2月到9月，Langzauner公司采用这种方法
仅花费7个月时间就开发出了一台
成熟的机器，令业界为之一振。
优先考虑用户友好
Langzauner公司的技术人员能够利
用他们自动化软件中的广泛功能对
用户界面进行改进，为他们的客户
提供更多选项，而在过去只能定义
并保存参数。他们现在能够轻松地
使用下拉式菜单存储由预先设计好
的模块组成的整个程序以便日后使
用。多达1000个此类程序可以作为
CSV文件被保存在存储卡上，然后
通过USB闪存驱动器传输。
取消不必要的硬件
新的硬件相当简单：控制任务主
要由带15"触摸屏的Power Panel
PP480来处理，它还可以将操作数
据记录到CSV文件中-这一功能在过
去需要使用单独的计算机来完成。
“最后但同样重要的是，贝加莱
完美协调的硬件和软件产品使我
们能够在最短的时间内开发出这
种液压压力机多面手，它在欧
洲复合材料展览会上吸引了众
多参观者驻足，”Lau fenböck高兴地说道。M a y r h o f e r补充
说，“Automation Studio现在已经
可以提供最新变速液压运动控制技
术所需要的所有功能库，大幅缩短
了我们的开发时间。”
15automotion 09/12
精彩案例
技术专题
移动车辆及工程机械自动化：
决不妥协！
移动车辆及工程机械对自动化的要求与通用机械设备制造颇
为相似，而它们之间的显著差异则主要来自安装和操作条件
方面。在成功收购蒙迪艾尔电子（MONDIAL）之后，贝加莱
可以将其常规的自动化专业知识与蒙迪艾尔在移动车辆及工
程机械自动化方面的经验相结合。以此作为背景，贝加莱已
经在2011年11月的SPS/IPC/DRIVES展会上推出了他们全新
的移动车辆及工程机械自动化产品组合。
16 automotion 09/12
技术专题
如果你最近去过消防局，建筑工地，货运公司，甚至农场或滑雪场，那么你就会
注意到那些现代化专用车辆的驾驶室越来越趋向于由很多电子控制和视觉显示
系统构成，这甚至会给詹姆斯•邦德也留下非常深刻的印象。这是因为在工作流
程的控制和过程数据的采集、处理以及移动控制方面所涉及的自动化程度越来越
高，而且符合人体工程学的工作场所也使机械设备操作人员感觉更加舒适。
在工业应用中，大多数电子设备是在控制柜中得到安全保护的。但是在车辆或
户外机械中，自动化设备必须在更加苛刻的工况中工作，包括由冲击和振动引
起的极端机械应力以及过热、过冷和过潮的情况。严格的可用性和快速启动要
求以及电子系统供电电压的频繁波动都是系统开发者面临的重大挑战。因此，
相关的解决方案很大程度上取决于电子系统和机械系统之间的相互协调。»
17automotion 09/12
技术专题
强强联手
“凭借30多年的行业经验以及不断创新，贝加莱已
经成为过程自动化及工业机器与系统运动控制领域
的领先厂商，”贝加莱市场部经理Werner Gropp说
道。“作为创新科技的领导者，我们的目标是为工业
市场提供全面、模块化和集成式的解决方案。因此，
将移动车辆及工程机械自动化添加到我们现有的广泛
的产品和解决方案中就显得尤为必要。”
在2010年，贝加莱成功收购蒙迪艾尔电子，这家公
司从很早就开始投资开发移动车辆及工程机械自动
化组件与解决方案，帮助他们的客户成为各自行业
中的市场领导者。自从1992年以来，蒙迪艾尔已经
开发并生产出了众多在苛刻的工况中应用的HMI和
控制系统。
贝加莱获得了一个理想的切入点进入这一充满前景的
行业，并将从符合模块化标准的产品开发策略中获
益。因此，移动机械和自动化户外系统同样可以从这
一技术先进的模块化工业自动化系统提供的众多优势
中获益。
完整的解决方案来自同一家供应商
这些具有协同效应的产品被开发出来，并成为贝加莱
在2011年SPS/IPC/DRI-
VES展会上首次推出
的全新的移动自动化产
品线中的亮点，这些产
品涵盖专为驾驶室和户外
机械而设计的带远程CPU和I/O单元的操作和监测
设备以及处理能力强大
的带PC架构的工业
PC。该产品线还包
括执行完整的移动自动
化解决方案所需要的全部组件，这使
贝加莱作为整体解决方案的提供者可
以将他们的专业知识运用到这一领域中去。
一些新开发的组件为车辆自动化系统的模块化应
用设置了新的标准，如用于车辆驾驶室的MA120以及用于户外和发动机室的MA170。这些组件可
以作为分布式控制站点与贝加莱X20 CPU以及多
达16路的I/O模块配合使用。各种模拟量、数字
量和电源模块是对单独设计的系统进行优化时的
理想之选。
在紧凑的设计中集成更多功能
为工业应用开发类似模块所获得的经验被很好地
利用到分布式MA120和MA170控制节点的开发
上，在极其紧凑的设计中集成了更多的功能。在
开发完整的自动化系统的时候，这种紧凑的设计
以及将实时POWERLINK用作通信通道可以确保
配置更灵活，接线成本更低。
将其它通信标准诸如常用于汽车领域的CAN与
ISOBus和J1939协议标准相结合，可以轻松确保
系统与第三方组件相兼容，并且实现现有系统的
升级。同时还可以利用工业自动化各方面的优势
实现更加舒适的操作和更加广泛的诊断。
18 automotion 09/12
技术专题
完全集成化的软件
移动机械中的自动化任务在功能要求上与工业自动化
相同，为此，移动自动化系统软件针对特定硬件的写
入、测试和配置都可以在与所有其它贝加莱解决方案
相同的开发环境-B&R Automation Studio中进行。这
就使HMI、操作、控制和记录程序的开发成为整个项
目的一部分，无需使用多个项目开发工具。贝加莱的
标准操作系统在过去数年中已证明其价值，可以直接
在机器设备上运行。
Automation Studio开发和运行系统是贝加莱在过去超
过15年的时间里在工业自动化各个行业的经验积累和
客户反馈的产物。移动车辆及工程机械自动化解决方
案的开发人员现在也可以利用这些相同的优势，无论
是范围广泛的功能库，还是全面的仿真、分析和诊断
工具。
面向未来
亮相SPS/IPC/DRIVES展会的产品线在开发的时候就
已经考虑到一些面向未来的技术，例如为了避免在
危险工作区域内的人员受伤或设备受损而采用的基于
openSAFETY的安全技术。
除了市政和救急车辆外，贝加莱移动自动化产品会
继续专注于工程和农用机械，不过预计该产品线
将会很快运用到其它移动自动化应用领域中去。
此外，应用到工业自动化领域中的产品数量也在增
加。这是因为贝加莱移动自动化将过去受到控制柜
限制的电子控制装置变成了可以放置在工作区域中
的装置，这为工业系统在恶劣的工况中实现自动化
操作提供了全新的可能性。
全新的面向移动车辆及工程机械自动化的通用解决方案。
MA170 - 模块化新标准
1. 壳座 2. 插入模块1、2和3 3. 安装接线板
6. 闭合外壳 5. 插入CPU或总线控制器 4. 插入模块4、5和6
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采用贝加莱运动控制技术提高生产效率
高速、高精度的产品包装过程需要一个功能强
大、运行可靠的控制系统。Hoong-A公司将贝
加莱技术集成到他们最新的泡罩包装机中，可
以持续稳定地实现600包/分钟的产出。
位于韩国富川的Hoong-A公司专业从事医用泡罩包装
机和装盒机以及针对糖果、家居用品和健康保健产品
的各类自动化包装机械的制造。
采用贝加莱驱动技术实现精确的运动控制
全新的HM600R泡罩包装机是这家韩国供应商最具创
新力的产品之一，它的产出达到600包/分钟。该设
备冲压速度达到300次/分钟，拥有双通道架构，采
用最新的贝加莱伺服控制技术，可以将高精度与高
效率完美地结合在一起。使用先进的PC技术，通过
选择特定型号的预设参数，可以实现快速换型，让
机器实现多种泡罩包装材料的选择，如PVC、PVC/
PVDC、PVC/ACLAR、PP和COC以及用于冷成型的
铝箔。
使用贝加莱ACOPOS伺服驱动器和基于PC技术的控制
系统可以确保机器的全自动化操作，并提高机器的可
用性。为了方便操作员操作，甚至还存储有机器操作
手册。此外，全新的水平冲压系统能够令泡罩下料更
加完美，并且可以轻松集成泡罩包装生产线。“强大
的贝加莱伺服驱动器可以为下料传送带提供极高精度
20 automotion 09/12
精彩案例
的定位，”Hoong-A公司产品应用经理Kang-Sun Lee解释道。“这样下料机构就可以将被冲压过的泡罩包
装输送到下料传送带上，并以极高的速度和精度实现
定位。”
符合国际标准
全新的HM600R泡罩包装机需要满足制药行业中的良
好生产规范（GMP）标准。在贝加莱的协助下，机器
实现了Balcony式结构，除了易于维护和清洁之外，它
还可以使检查完全可见。
整体解决方案提高性能
在与贝加莱的合作下，Hoong-A公司已在多种机型上
采用了贝加莱基于PC技术的控制系统，因此无需使
用其它控制系统，从而避免将整个工艺过程变得更加
复杂。所有不同机型的编程、仿真、调试和维护仅使
用一个软件工具 - Automation Studio处理。“贝加
莱硬件、接线和编程都是通过相同的方式处理
的，”Lee解释说，“在单个项目中添加可选机器组件的能
力大大简化了批量生产以及与之伴随的软件工程。”
在进行医药产品包装的时候，为了确保高效率和高质
量的生产，Hoong-A公司的机器需要实现多达13个伺
服轴的高性能同步。当切换至不同产品，特别是启用
整条泡罩包装和装盒生产线。应用贝加莱整体解决方案可以将泡罩包装产出提升到600包/分钟，
将装盒产出提升到300盒/分钟。利用定制化面板（左侧）对整个工艺过程进行操作。
选项“无产品，无铝箔”时，能够实现不同的轴同步
也非常重要。Hoong-A还利用到一些功能如套准控制
和铝箔张力控制，它们集成在强大的贝加莱驱动系统
中，通过专用且灵活的PLCopen功能块实现。这些功
能很多都是在驱动器上直接执行的，这样可以大大缩
短响应时间。
在硬件和软件之间的完美平衡可以让Hoong-A的客户
从定制化的包装解决方案中获益。“能够重复使用自
定义的软件库可以让我们大幅减少开发时间，”Lee说道。“除此之外，我们还选择了POWERLINK作
为我们的实时通信协议，这样可以确保最优的传动同
步，并且提升机器的整体性能和精度。这在处理我们
复杂的运动应用项目时可以体现巨大的优势。”
行业：包装
员工人数：102公司地址：富川（韩国）
www.hoonga.com
21automotion 09/12
精彩案例
专家们一致认为-自动化设备和控制系统的未来在于软件。虽然在整体
解决方案中，软件的比重逐步上升，但是解决方案本身也在变得越来越
复杂。实际上，我们在过去几十年中所熟知的成批量设备制造已不复存
在，现在几乎没有两个“批量设备”是一模一样的。为了满足客户的特
殊需要，每个设备或系统或多或少都是定制化的，或者是由批量模块进
行定制组装。如果我们想在复杂性增加、开发时间减少的情况下维持较
高的软件质量，那么只有一种方法：实现模块化软件开发。
模块化工程设计使开发更加高效
22 automotion 09/12
技术专题
"分而治之"
分而治之-这种政策帮助古罗马人战胜了看似无法
攻克的挑战，将帝国划分成更小、更易于管理的
部落进行治理。以此作为引申，我们似乎可以将
印刷机、折弯机和化工设备的控制算法比作日耳
曼战士的部落，在现今和未来的技术上同样适用
这一古老的原则。
“将整体软件解决方案分解成易于管理的部分，
不仅可以改善结构清晰度，从而提高软件质量，
而且还可以极大地增加灵活性，提高机器开发效
率，”贝加莱战略产品开发负责人Philipp Wall-
ner解释道。这种方法的优点之一是可以简化开
发团队之间的工作流程。单独的软件工程师甚至
可以从不同地点在同一个项目上进行合作，而不
会影响工作质量和效率。标准软件模块一旦被开
发出来，就可以被封装在不同客户或新机型的各
种配置中 -这是可持续开发过程中的一个关键
元素。
结构就是一切
结构是模块化软件工程的一个基本方面，对于任
何一个成功的开发项目而言都至关重要。虽然机
器软件的传统开发方法可以让你“直接跳至编
程”，如果你接受在质量方面做出一些牺牲的
话，也许确实会取得比较令人满意的效果，但是
在涉及到定义明确的结构和接口规范的时候，遵
循模块化软件开发的原则无疑更胜一筹。模块本
身的内容以及它们之间的通信接口必须被明确地
指定-这需要在写代码之前进行。
一种模块化的软件架构可以从几个方面来实现建
模。在完全模块化的机器或系统中-例如经常在印
刷行业中遇到的那样-软件模块可以清晰地反映机
器的物理结构。在其它情况下，可能从系统的功
能组成派生出系统架构显得更有意义，由此产生
了专门针对数据采集、核心过程控制、全局处理
以及许多其它任务的软件模块。在此阶段选择相
23automotion 09/12
机器机器
开发 机器
技术专题
应的模型是确保这些模块可长期重复使
用的关键。只要最初被指定的模块结构
可以始终如一地得到应用，无论是什么
软件架构，只要它能够最好地反映最终
用户的软件要求、机型或组织结构，那
么模块都可以进行相应的调整。
通信接口的明确定义同样势在必行，
它们必须可以在各个模块之间可靠地
传输各种类型的数据。尽管每个单
独的模块各自由不同的软件工程师开
发，但这是确保整个解决方案完美协
调的唯一方式。
模块化下至控制器
保持一致性应用的模块化软件工程不会
以机器软件的开发为终结。这就是为什
么在使用Automation Studio时，模块是
被分开存储在PLC或工业PC内存中不同
区域的原因。单独的应用元件通过在规
范阶段中已被定义的接口实现连接。一
方面，这是模块化软件工程保持一致性
的自然结果，另一方面，这种方法为生
命周期工程开创了全新的可能。早在调
试阶段，应用工程师就能操作每个模块
而不受机器软件上其它部分的影响，并
且使用相应的测试模块对其进行全面的
测试。这样可以避免因应用组件未完成
而延期的情况发生。
与此同时，专为每个单独模块进行测试
显著提高了软件质量。由于模块化结构
定义清晰，指定接口应用一致，因此在
机器运行的整个生命周期中，你可以轻
松地更换软件模块-例如添加新的功能-不会对控制软件的其它部分产生丝毫影
响，也不会迫使系统关闭。系统最终用
户还可以获取特定应用模块的源代码，
模块化软件工程可以极好地促进以团队为导向的开发，将应用模块分成单独的内存
区域确保机械制造商拥有最大限度的灵活性。
在模块化机器上，含有软件模块的单个控制器通过已定义的接口实现通信，它可以
取代通过物理连接实现通信的多个控制器。
利用模块化软件开发可以在一个机器或系统的整个生命周期内优化工程设计。
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然后还可以修改这些模块-当然会受到指定接口的限
制-然而核心模块以及具有价值的专业Know-how仍然
以控制器上二进制数据的形式受到保护。
未来高效且可持续开发的关键
机械制造商面对的规范要求越来越苛刻，而且软件在
整个控制解决方案中发挥的作用也越来越大，其结果
就是：机器应用越来越复杂。模块化的软件开发是优
化资源利用，持续满足高标准的软件质量是最有前途
的方式之一，无论是在今天，还是在未来。因此，贝
加莱为Automation Studio配备了所有必要的工具，将
广泛的项目划分成结构清晰、完美协调的应用模块-不仅在开发过程中，而且在控制器的运行环境中-使
具有创新精神的机械制造商能够战胜最复杂的工程挑
战，满怀信心地迈向未来。
结构是模块化软件工程的一个基本方面，对于任何
一个成功的开发项目而言都至关重要。
Philipp H. F. Wallner, 贝加莱系统架构师
特点：
■ 通过降低复杂性提高软件质量
■ 为应用开发团队提供最大限度的支持
■ 灵活性贯穿机器或系统的整个生命周期
■ 结构清晰的应用模块确保最大限度的可重用性
■ 软件模块反映机器或系统的模块化结构
25automotion 09/12
POWERLINK助力标签印刷
在保证印刷质量或机器正常运行时间的情况下降低标签的生产成本
-这是捷拉斯（Gallus）在开发新型ECS 340标签印刷机的时候为自
己设立的目标。在贝加莱技术的帮助下，他们成功地完成了这一目
标。将最新的控制器与驱动器技术与机械相结合，为机器实现高性
能水平和低运行成本提供了坚实的基础。
26 automotion 09/12
精彩案例
石版印刷是一种最古老的平版印刷术，直到19世纪，
这种基于石版的印刷方法才首次用于大规模生产。瑞
士印刷机械制造商捷拉斯再一次利用石版生产彩色印
刷机，然而这次与以往不同的是，石材不仅用作印刷
基板，而且被用来制成Gallus ECS 340标签印刷机的
基座，从而确保机器运行平稳可靠。Gallus ECS 340是专为生产不干胶商标而开发的-利用多色柔版印刷
制成的不干胶标签拥有出色的印刷效果。这些标签被
广泛地用于化妆品、食品、家居用品和药品包装。
“这些行业普遍面临成本高企的压力，制造商被迫以
极低的利润率运营，”捷拉斯集团标签部门首席运营
官Stefan Heiniger解释道。“尽管制造商面临这些不
利局面，但是他们仍然不愿意或无法离开捷拉斯的设
备，因为它们可以提供高水平的印刷质量以及高可用
性的系统。这是他们获取竞争优势的唯一方式。”他
继续说道，“在开发Gallus ECS 340的时候，我们遵
循‘Reduce to the Max’理念，因此能够为这些成本
敏感的应用提供解决方案。”
从根本上
降低运行成本
高印刷质量和低运行成本之间的平衡通过使用先进的
解决方案得以实现，其中包括使用贝加莱ACOPOS伺服驱动技术。
“捷拉斯是首家在机器上采用独立驱动技术的标签印
刷机制造商，”这位捷拉斯部门经理强调说。“对于
标签印刷机提出的苛刻的要求只能通过采用伺服驱动
技术得以实现。这些要求包括缩短安装时间，工艺换
装后的快速启动以及减少浪费等-所有这些都与印刷
质量的要求一样高。贝加莱伺服驱动技术可以很好地
满足这些要求。”
基于贝加莱ACOPOS系列伺服逆变器的独立驱动技
术与高性能的POWERLINK总线相结合，可以快速安
装并灵活调整Gallus ECS上最多12个输墨装置-考虑
到工艺偏差和160米/分钟的最高速度。这样可以快速
更换标签类型和材料，快速预打样，并以极高的精度
Gallus ECS 340标签印刷机具有极高的性能和极低的运行成本。
27automotion 09/12
精彩案例
摘要
Gallus ECS 340具有浪费少，安装时间短，运行
成本低等优点，因此高品质的商标生产具有极高
的成本效益。由于该新型标签印刷机具有诸多优
势，因此这款拥有贝加莱先进技术的机器已经交
付了超过70台也就一点也不足为奇了。
应用各种颜色，从而避免印刷错误和浪费。“这对于
标签印刷公司而言意味着强大的竞争优势，而且符合
环保理念，”Heiniger解释道。
完全控制流程成本
由于在整个解决方案中驱动器扮演着重要的角色，因
此捷拉斯在2006年着手开发Gallus ECS之前，对潜
在的供应商进行了广泛的审查。“设计规范要求供应
商能够提供一个全局控制平台和相应的驱动器，”这
位捷拉斯部门经理回忆道。“维持高品质、低故障率
标准也是一个关键的要求。”
高质量在Gallus ECS 340降低运行成本的过程中发
挥了重要的作用。捷拉斯的决策者在得知贝加莱
ACOPOS双轴模块可以进行批量生产后也非常高
兴，而且在运行期间可以轻松地安装并替换这些驱
动器-对于一个带50个轴的系统而言是一个巨大的优
势。在控制器上注册驱动器的时候会对它们进行自
动配置，而且不需要连接额外的服务计算机或手动
安装软件。驱动器在被更换之后，系统甚至不需要
进行重启。“这些功能降低了机械制造商和设备拥
有者的流程成本，”Heiniger解释说。
最大限度减少机器停机时间
ACOPOS驱动器的电源再生能力为设备拥有者带来
了额外的运行成本方面的节省。机器宽11米，带8
个输墨装置（最多12个），这对贝加莱解决方案而
言没有丝毫难度，因为它可以通过使用扩展模块来
延长直流母线。然而，制动功率的再生能力并非是
Gallus ECS的主要亮点。更为重要的是-如果发生
断网、掉电或其它紧急情况-它还可以利用动能使机
器进入安全的规定状态，而无需使用额外的UPS电
源，确保机器可以快速重启。这里，系统操作员可
以从贝加莱所提供的集成安全技术中获益，它可以
与标准控制器之间建立快速、有效的逻辑连接。贝
加莱ACOPOS驱动器还可以使用进线滤波器和再生
线圈，从而避免引起无功电流，这样可以防止能源
供应商要求额外的功率补偿，或者索取额外的电力
成本。
贝加莱（瑞士）分公司经理Paolo Salvagno（左侧）与捷拉斯集团
标签部门首席运营官Stefan Heiniger（右侧）。
行业：标签印刷
员工人数：565公司地址：St.Gallen（瑞士）
www.gallus-group.com
28 automotion 09/12
Modular Packaging Systems公司成立于1965年，并逐渐发展成为医药
保健行业中值得信赖的专家。在2000年，公司开始生产自己的包装机
械。今天，这家系统集成商可以提供范围广泛的装瓶、电子计数以及贴
标设备。»
平稳集成贴标解决方案
29automotion 09/12
精彩案例
5年多来，Modular Packaging Systems一直都非常信赖贝加莱的自动化解决方
案，他们最新的合作成果是EC-12电子
计数器控制，先进的运动控制技术和定
制化的HMI面板确保生产高速、可靠，
客户也能在整个装瓶过程中实现产品的
无缝控制。
轻松集成到包装生产线中
经过多年的快速发展，Modular Packaging
Systems发现原有的生产空间正在成为
制约他们发展的一个重要因素。“因为
我们的生产规模已经过大，所以决定
迁入位于新泽西州Randolph的公司新
总部，这为我们的持续发展奠定了基
础。”Modular Packaging Systems公司销售经理Andy Smith解释道。“新厂
房占地面积27000平方英尺，为我们不断
创新的项目提供了足够的空间。这样我
们就能将贴标机添加到新的生产线中，
并且将后道设备集成到系统中去。”
由于投入到现代化生产设备中的财力越
来越受到限制，特别是在制药行业中，
因此能够将机器组件集成到包装生产线
中显得尤为引人关注。“我们可以提供
完全集成装瓶和包装系统的交钥匙解决
方案，”Smith说道。“我们还配备了
设备综合效率（OEE，Overall Equipment
Effectiveness）跟踪和集中监控系统，
从而保证我们的客户拥有高质量的生产
过程。OEE跟踪功能利用生产线上的传
感器采集数据，确定生产瓶颈所在，因
此我们的设备生产效率极高。”
实时性和高精度
Modular Packaging Systems公司在新的场所获得了扩展技术应用
的可能性，他们将贴标机MBL-200添加到其最新的生产线中。新
设备的一个显著优势是，它可以被轻松地集成到Modular公司的装
瓶机中去。全新的贴标机可以将压敏型的标签贴到瓶子上，而且还
可以检查标签相应的批次、日期以及条码信息，确保贴标准确。
带Windows操作系统的Power Panel在其紧凑的结构中不仅可以提
供强大的实时控制，而且还可以集成图形处理系统，运行Acuity视
觉软件。系统架构建立在POWERLINK网络之上，通过它实现X20
I/O模块和ACOPOS伺服驱动器之间的高速数据交换，通过X2X
Link连接VFD显示屏。“贝加莱技术为我们的客户降低了硬件成
本，并且优化了现有生产线的集成度，”Smith说道。“因此，我
们现在可以提供更加快速、可靠的关键数据处理。”
Modular Packaging Systems公司可以轻松地将全新的贴标解决方案集成到他们的
装瓶生产线中。
JustPOWERLINK
30 automotion 09/12
精彩案例
贝加莱最新的驱动技术已经帮助Modular Packaging
Systems大幅提高了装瓶和贴标系统的速度和精度。
每个组件的输出质量和精度也得到了提高，因此整个
生产线的整体生产效率显著增加。
另一个Power Panel负责全局监控，它能够执行序列
化和OEE跟踪，还可以运行培训视频。大型制药公司
已经开始执行一些系列化生产，并着手建立相应的标
准。“在过去的两年中，我们在系列化生产方面所面
对的需求越来越多，”Smith说道。“Power Panel是
我们的理想之选，因为它功能强大，足以处理项目升
级所需的Windows应用程序和视觉系统。所以接下来
我们准备建立一个全局监控系统，它还可以用作系列
化生产的服务器。”
“今天，我们的客户可以轻松地将单独的机器组件
集成到他们现有的装瓶和包装生产线中，”Smith继续说道。“由于采用了先进的硬件解决方案，因
此他们还能从降低总拥有成本中获益。贝加莱Au-
tomation Studio软件平台让我们能够在单个开发环
境中处理机器编辑、运动控制、HMI和通信，不仅
为我们节约了集成时间，而且还降低了我们的维护
成本。”
行业：包装
员工人数：15公司地址：Randolph，新泽西州（美国）
www.modularpackaging.com
JustPOWERLINKJustPOWERLINK
Technology by THE INNOVATORS
Perfection in Automationwww.br-automation.com
极快的响应时间-即使面对复杂、高动态的系统
通过智能化的交叉通信提高性能，降低成本
通过灵活、易于扩展且具有冗余功能的解决方案最大限度地 提高设备及系统的运行安全性
通过采用openSAFETY国际标准确保设备及系统安全
JustPOWERLINK
automotion 09/12
技术专题
通过 构建系统网络更加安全
今天，当我们谈及在机器之间实现安全数据传输的时候，基于以太
网的现场总线网络已经成为标准的传输介质。这些网络不仅可以确
保人员和设备安全，而且还能够提高整体生产效率，提供更多对
错误进行故障排除的方式。为了使整个生产区域中由不同机型构成
的生产系统都能得到无缝保护，机械自动化与控制组织（OMAC，
Organization for Machine Automation and Control）目前正在定义
一个统一的协议接口。
32 automotion 09/12
PROFINETEtherNet/IPModbusSERCOSPOWERLINK
1 2 3 4 5
技术专题
与拥有硬接线安全电路的安全系统相
比，在基于以太网网络如POWERLINK上传输安全信号的安全系统拥有更多优
势。这些优势包括通过减少所需布线量
节约成本，因为广泛的接线是众所周知
的错误源，特别是在复杂的模块化机器
中。由于传统的安全接线需要提前知晓
所有即将被使用的选项，因此这也会延
缓系统投入运行的时间。然而，采用具
备直接通信能力的安全系统无需经过控
制器路由，可以以更高的数据传输速度
满足标准，从而大幅提高数据吞吐量。
直接安装在电机上具有智能安全响应
（Smart Safe Reaction）功能的驱动组
件可以缩短停车距离，优化安全间隙，
有利于机器的小型化和低成本制造。
从机器到生产线
在印刷或者包装领域中，高水平的自动
化生产是通过互联的机器和机械手装置
实现的。因此，此类领域对于在整个生
产线上扩展集成于网络的安全技术，并
在所有相关机器上发挥其优势拥有浓厚
的兴趣。然而直到现在，组织性和技术
性障碍总是在阻碍机器和机械手装
置之间通过工业以太网实现安全信
号的交换。
组织性问题必须面对的事实是，还
没有一家机械制造商能够对外部设
备所有潜在的连接需求做出预期和
规划，更不用说预见如何去实现
了。另外，特定机器外单独的安全
设备相比机器内也无法触发更深的
安全响应。
技术性障碍是由各种安全导向型控
制系统之间的不兼容性而产生的。
除了openSAFETY之外，它们只能
够与特定厂商的控制硬件和现场总
线系统一起工作。因此直到今天，
通过共享紧急停车电路将机器连接
起来的现象仍然非常普遍。
安全接口意味着互操作性
不论采用何种系统总线传输数
据，openSAFETY都是唯一能够集
成于网络用于传输和处理安全相关
不论使用何种现场总线，通过openSAFETY都可以实现贯穿多个机组的安全数据传输。
33automotion 09/12
POWERLINK 11%
其它 5%
EtherCat 4%
Modbus TCP/IP 22% Ethernet/IP 30%
PROFINET 28%
技术专题
数据的系统。因此，即使单个机器
来自不同的制造商或者配备不同的
安全功能，在这些机器之间也能够
非常轻松地采用同一种安全技术。
尽管这种系统的独立性很强，但
是建立一个统一的安全标准并且
被每一个机器供应商所接受仍然
不太可能。
“正因为这个原因，在网络层上处
理不同安全系统之间的互操作性变
得非常必要，这样就可以利用其在
网络内的全部功能，”贝加莱公
司openSAFETY技术经理Miodrag
Veselic解释道。“贝加莱和OMAC一起正在就接口协议制定一项规
范，旨在让使用不同系统的机器可
以轻松地实现安全导向型系统的联
网。”
机器配置文件是关键
统一的配置文件是机器和系统安全
导向型网络的核心要素，它会对每
个机器或机械手装置上与安全相关
元件的基本设计进行描述。“这与
贯穿系统和设备的一组明确的状态
信号有关，包括紧急停车、安装模
式、偏离限值等，”Veselic解释
道。“机器配置文件会针对每一个
信号指定它是否由设备传送，或者
设备是否需要这一信号用作自己的
安全响应。”
配置文件中的数据结构简单，它可
以将不同制造商集成于网络的安全
系统组成一个网络，凡是与安全相
关的基本信息都可以在该网络上共
市场份额：openSAFETY可以处理91%的工业以太网应用。
（来源：IMS Research Q3/2009）
享。这样就可以使不同地点的每一
个单独的机器对安全相关的操作模
式设置做出响应，从而提高设备与
系统的可用性。由于openSAFETY采用“黑色通道”机制，通过它传
输安全信号仅依赖网络通信层，因
此可以采用任意以太网拓扑结构建
立这种类型的网络。通用安全接口
规范的一个重要方面是，它能够在
不中止或关闭网络其余部分的情况
下添加或删除设备。
主要目的是什么？易于实现
接口协议以及机器配置文件数据
的处理方式尚未最终确定。然而
该规范仍然预计会在2012年的某
一时刻完成。“接口的成功与否
将最终取决于它是如何易于实现
的，”Veselic解释道。“因此，配
置数据集必须被转换成软件，以使
对安全系统厂商的集成变得尽可能
容易。对于无内置安全控制的简单
装置或设备而言，贝加莱将会提供
具备此功能的适配器，而其他制造
商也很有可能提供类似产品。”
一旦基于以太网安全数据传输的标
准接口配置文件结构被发布，那么
机械制造商为了确保兼容性，唯一
需要做的事情就是完成机器配置文
件的一次性开发。此外，他们还可
以将注意力集中在个别机器内的安
全装置上，而且不需要经常考虑包
括机械手装置在内不断变化的定制
化功能。由于开发和认证都是一次
性的，因此这样可以缩短Time-to-
Market。»
34 automotion 09/12
技术专题
全面覆盖：openSAFETY是面向所有
行业的统一的安全解决方案。
基于网络的安全系统提高生
产效率
客户所能获得的另一个优势是机
器、机器人以及机械手装置具有高
可用性，它们可以作为积木式构件
用于在先进的通用安全环境中轻松
创建复杂的生产系统。在此类系统
中拥有大量易于管理的任务，系统
配置随时都能够被修改，从而提高
生产效率，而这在过去是传统技术
不可能实现的。
智能安全响应（Smart Safe Reac-
tion）如“安全减速”（SRS）功
能可以在多个机器上同时启用，它
可以提供一个安全状态，无需使系
统完全停止运行，这是提高生产效
率的一种方式。整条生产线采用全
面的安全保障机制对整个系统进行
保护也可以提高生产力。这不仅缩
短了安全数据传输的路线和时间，
而且还可以节约空间，因为系统中
相邻机器的安全响应不再需要单
独的维护通道。
“基于网络层的安全型系统网络的
另外一个优势是，它可以在所有机
器上执行高质量且统一的诊断，”
贝加莱集成安全技术部产品经理
Franz Kaufleitner说道。
基于以太网的安全技术已经成为单
独机器中的标准。随着OMAC和
EPSG对于openSAFETY和标准化
安全接口定义的开发，相信在不久
的将来，我们可以将这些优势应用
到整个机组中去。
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100011100100100010101
100011100100100010101
技术专题
机械制造业正在发生变化：通过Automation Studio和EPLAN Electric P8
实现未来的机电一体化开发
一种新的开发方法正在机械制造业中逐步形成。传统上，机械、电
子和软件元素是受到严格区分并按照一定顺序开发的，而今天，这
些法则被合并入更加集成化的机电一体化方法中。这不仅为更加高
效的并行开发铺平了道路，而且还简化了机械、电子和软件工程师
之间的协调工作。
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技术专题
开放的接口支持跨领域合作
随着这些领域之间的界限变得不断模糊，开放的接口正在成为开发
策略的重要组成部分。这就是为什么贝加莱要通过接口将现有的专
家工具集成到Automation Studio中的原因，这样可以确保开发平
台拥有充分的透明度和功能性。Automation Studio可以提供开发
和配置自动化解决方案所需要的所有功能-例如创建控制和HMI应
用，连接运动控制组件，安全技术等等。通过开放、透明的接口
集成专家工具可以提供一些专业功能-例如用于电气规划的EPLAN
Electric P8。
无缝交互有利于并行开发
EPLAN Electric P8和Automation Studio之间的无缝交互有利于
并行开发。“我们的用户可以从B&R Automation Studio中轻松转
入硬件配置和I/O映射表，避免不必要的输入重复和多余的工作流
程，从而减少开发时间和成本，”EPLAN公司大客户经理Rainer
Burgard解释道。对于相关工程师而言，使用这两个工具完成工作
不可能再容易了。在过去，即使在ECAD工具中已经存在完整的
硬件配置，也必须在自动化环境中手动完成设置。工程师通过Au-
tomation Studio和EPLAN Electric P8可以一键式生成硬件树和I/O映射表。相应的过程变量会自动对齐，并与Automation Studio中
现有的变量直接合并。智能比较功能对哪些组件是在Automation
Studio硬件树中配置的，哪些贝加莱组件是在电气规划中使用的提
供了清晰的概览。然后用户就可以通过点击鼠标对项目进行同步开
发。贝加莱可以提供所需的所有EPLAN宏以适应各种硬件组件。
通过双向工程实现同步
在使用多个软件工具的时候，智能导入和导出机制简化了日常
工作流程。然而，贝加莱和EPLAN进一步通过使用双向工程功
能实现了电气规划和自动化项目的完全同步，并且确保这两个
项目始终保持更新。这样做的优势很明显：“自动化的数据交
换可以防止可能发生在跨领域通信过程中的错误，从而提高了
终端产品的质量。这还有助于降低系统生命周期后期的维护成
本，”贝加莱公司负责EPLAN接口开发的技术经理Heinz Fürn-
schuss解释道。“由于系统文档和软件始终保持更新并同步，因
此可以实现更加便捷且低成本的修改。”»
37automotion 09/12
Philipp H. F. Wallner, 贝加莱系统架构师
技术专题
新一代机电一体化工具
机械、电子和软件工程领域正在相互交织以追求最佳效率。因此，
我们迫切需要对传统的开发工具进行重新思考。过去的工具是独立
的，相互之间无法通信，只有通过简单的导入/导出功能才能实现
通信，而未来的开发工具将利用智能同步机制，通过开放的接口实
现透明交互。这对于机械制造商走向跨领域开发并显著减少时间和
成本而言都是非常关键的一步。
在电气设计和自动化领域，贝加莱和EPLAN就两个开发工具是
如何和谐工作的树立了很好的榜样-这是由一个深思熟虑的概念
和两家公司之间的紧密合作共同实现的。
电气规划和自动化项目可以通过双向工程功能完全同步并且始终保持更新。
特点：
■ 直接从EPLAN Electric P8中导入硬件配置
■ I/O映射数据自动对齐
■ 双向工程支持项目同步
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Technology by THE INNOVATORS
` 通过Automation Studio的开放性和兼容性确保投资安全性
` 允许团队在模块化的软件工程设计任务上进行合作以缩短开发时间
` 能够重复使用软件以降低工程设计成本
` 在系统的整个生命周期内完全集成单个工具
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