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案例頻道自從在 2012 年漢諾威工業(yè)博覽會上推出以來，倍福的 XTS 磁懸浮輸送系統(tǒng)已經(jīng)在大量新機(jī)器中得到應(yīng)用。它的形式非常多樣化 — 從簡單到高度復(fù)雜 — 協(xié)助開發(fā)創(chuàng)新的自動化方案。 2016 年漢諾威工業(yè)博覽會的 SAP 智能工廠生產(chǎn)線聯(lián)合展臺上展出的一個多 XTS 應(yīng)用很好地說明了 XTS 特別是在大型項目中的應(yīng)用可能性。
4 × 6 米的多 XTS 演示應(yīng)用由 5 套 XTS 共計 100 個動子以及總長為 26 米的軌道組成，在這個例子中用于輸送和分揀不同的飲料罐。72 個動子在17米長的 XTS 外側(cè)軌道上運行。此外，還有兩套 4 米長的升降系統(tǒng)，每個系統(tǒng)最多有 12 個動子在外側(cè)運行以及兩個提升工位（每個工位由 2 個垂直的 25 厘米 XTS 模塊構(gòu)成）。每個提升模塊都有一個新70 毫米寬的大負(fù)載動子。
通過軟件同步和機(jī)械耦合的動子能夠以簡單的方式實現(xiàn)復(fù)雜的運動，如這里所示的提起一個罐子
復(fù)雜運動控制實現(xiàn)簡單的軟件配置
在這個復(fù)雜的系統(tǒng)中，很明顯，基于軟件的運動控制功能靈活性更高：每個用作獨立伺服軸的動子都可單獨控制，或者甚至可以在需要時與其它動子或工藝步驟同步。對于每個動子，可以根據(jù)需要隨時獨立修改動態(tài)性。在示例應(yīng)用中，這表示動子輸送較小的白色飲料罐的速度要比輸送較大的紅色飲料罐的速度快，甚至能夠在無罐的情況下更迅速地移動。
多個加工和緩存工位已實現(xiàn)。例如，罐子可以通過一個由齒輪齒條機(jī)構(gòu)及其上兩個動子組成的提升設(shè)備輸送到兩個 XTS 升降系統(tǒng)中。對于提升運動，下面的系統(tǒng)中到達(dá)的動子必須與上面的系統(tǒng)中兩個耦合的動子中的第一個互相同步。緊接著，上面的第二個動子相對于第一個動子運動，以便通過齒輪機(jī)構(gòu)從下面的動子拾取罐子。這一設(shè)備使得罐子可以根據(jù)所需的分揀步驟進(jìn)行緩存，然后輸送回下面系統(tǒng)中的一個動子中。
兩個凸輪的同步確保在通過曲線段驅(qū)動時兩個耦合的動子不會生成額外的提升運動，從而可以無沖擊地輸送罐子。動子間距總是保持恒定，甚至在進(jìn)入曲線段或者從曲線出來時。通過設(shè)置控制軟件的參數(shù)可以在兩個相應(yīng)“罐向上”和“罐向下”凸輪之間切換，從而能夠以一個非常簡單與極為靈活的方式實施復(fù)雜的提升功能。
多 XTS 應(yīng)用在 2015 年德國紐倫堡工業(yè)自動化展會（SPS IPC Drives 2015）上首次展出。它展示了不同尺寸和顏色的飲料罐的輸送和分揀
預(yù)置功能塊簡化實施過程
TwinCAT 軟件為簡單實現(xiàn)任何運動需求提供理想支持。各個動子都可以通過常用的運動控制功能（如飛鋸、電子齒輪和凸輪）映射為傳統(tǒng)的伺服軸。特定的 XTS 需求，如自動累積、避免碰撞、避免沖擊以及離心力限制等，都可以通過 TwinCAT 中的功能擴(kuò)展?jié)M足。
除此之外，有兩個或多個動子參與的復(fù)雜運動學(xué)功能塊已經(jīng)集成在 XTS 運動控制工具箱內(nèi)，用戶能夠使用它來定義由多個動子組成的組是 2D 軸（X/Y 工作臺）還是 3D 軸。軟件將來可根據(jù)所選的運動學(xué)模型控制整個動子組。此外，還可以提供一個接口，通過該接口可以使用 CNC 指令（G 代碼）直接實現(xiàn)運動學(xué)功能。除此之外，集成的運動監(jiān)測功能能夠在運行期間在線監(jiān)測動子。這樣，可以主動規(guī)劃維護(hù)工作，同時最大限度地縮短機(jī)器停機(jī)時間。
預(yù)置功能塊便于以工位為導(dǎo)向地實施輸送和搬運任務(wù)。例如，必須在進(jìn)入更耗時的加工工位（如提升工位）前對罐子進(jìn)行緩存。這可以通過簡單的配置，通過在軟件中在所需的系統(tǒng)位置定義相應(yīng)的緩存區(qū)域?qū)崿F(xiàn)。然后，在上位控制層中，僅將每個動子從一個工位運送到另一個工位，無論它們是被配置為輸送、等待或加工工位。因此，等待工位使用 TwinCAT 提供的碰撞避免功能，從而可以在第一個動子后面自動緩存所有動子。如果第一個動子向前行駛，則第二個動子就可以取代它的位置。對于同步運動，也可以同樣輕松地實現(xiàn)。在這種情況下，可以在相應(yīng)的功能塊中配置工位，以便讓動子可以與后面經(jīng)過的動子同步運行。
多核和超多核技術(shù)挖掘性能潛力
多 XTS 應(yīng)用由一臺采用 Intel? Core? i7 四核處理器的控制柜式 PC C6930 控制。其中一個處理器核負(fù)責(zé)運行 Windows 操作系統(tǒng)，其它三個核通過 TwinCAT Core Isolation 功能預(yù)留用于實現(xiàn)控制功能。在這三個核中，其中一個核負(fù)責(zé)實現(xiàn) NC 軸控制，另外兩個核則負(fù)責(zé)計算各自的 XTS 行程軌跡。由于多核處理器采用的是并行計算設(shè)計，可用的計算能力要比單核 CPU 的串行處理高的多，因此可以以超高的效率實現(xiàn)這種多 XTS 應(yīng)用。
如果使用最多可以配備 36 個處理器核的 C6670 工業(yè)服務(wù)器，還可以進(jìn)一步提高其效率。超多核技術(shù)具有明顯高很多的計算能力，可以將很多額外的功能集成到多 XTS 應(yīng)用中。一個最好的例子就是運行高頻的狀態(tài)監(jiān)測功能，這種監(jiān)視可提前檢測到動子滑輪有磨損或?qū)к売信K污。為此，計算機(jī)平臺必須采集大量數(shù)據(jù)并持續(xù)分析這些數(shù)據(jù)，以檢測某些特定的閾值或振動頻率。C6670的超強(qiáng)計算能力不僅適用于多XTS項目的一些特定功能，同時用于持續(xù)監(jiān)控整個軌道以及動子。若要能夠在多 XTS 應(yīng)用中的某些特定場所以及為了完整的軌道長度和所有動子實現(xiàn)這一任務(wù)，則需要使用 C6670 的巨大計算能力。
多 XTS 應(yīng)用是工業(yè) 4.0 概念的絕佳演示
在 2016 年漢諾威工業(yè)博覽會上，SAP、倍福及其它技術(shù)合作伙伴共同展出的多 XTS 應(yīng)用很好地展示了制造工藝與作業(yè)流程的緊密結(jié)合。在這里，XTS 將待加工的產(chǎn)品輸送到各自的加工工位并將它們單獨并迅速定位在那里，而且 SAP 軟件通過標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)和 XTS 直接通訊。TwinCAT 軟件用作“作業(yè)語言”接口，在機(jī)器和 SAP 之間建立鏈接。作業(yè)通訊基于由 OPC UA 實現(xiàn)的面向服務(wù)體系架構(gòu)（SOA）方案。
在 2016 年漢諾威工業(yè)博覽會上現(xiàn)場演示的單個鑰匙扣生產(chǎn)中，SAP 展示了 ERP 軟件與 XTS 及其它操作設(shè)備之間基于標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)的直接通訊
現(xiàn)場演示展示了一款集成有智能芯片和個性化面板的智能鑰匙扣的生產(chǎn)過程。由 XTS 實現(xiàn)產(chǎn)品搬運的一個最大優(yōu)勢在這里變得非常明顯，因為，隨著進(jìn)入一個作業(yè)，初始部分被輸送給一個動子，動子然后引導(dǎo)它經(jīng)過加工機(jī)械 — 隨時可單獨追溯 — 然后在這里裝配，以形成一個完整的鑰匙扣。因此，工業(yè) 4.0 帶來的革命性改變都可以實現(xiàn)：加工過程不再以機(jī)器為中心，而是從待制造的產(chǎn)品角度來看，而且還可以相應(yīng)編程。最終，可以使用工業(yè)批量生產(chǎn)方式生產(chǎn)單件流產(chǎn)品，并通過一個上位 ERP 系統(tǒng)管理。
Uwe Prü?meier，倍福公司現(xiàn)場總線系統(tǒng)、驅(qū)動技術(shù)產(chǎn)品以及 XTS 經(jīng)理
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號