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倍福总线端子10年辉煌——访倍福电气有限公司总经理Hans Beckhoff

信息来源:chuandong.biz  时间:2006-04-27  浏览次数:123

  德国倍福电气有限公司 (Elektro Beckhoff GmbH) 成立于1953年。公司下属的倍福工业电子部多年来开发生产了一系列工业自动化产品,包括高品位的工业PC和控制面板,嵌入式PC,现场总线控制器,现场总线输入/输出系统 (IP20和 IP67),各种总线接口卡,支持现场总线的伺服电机和驱动器,基于PC的工控软件(TwinCAT&,基于光缆的现场总线 (Beckhoff-Lightbus)等,是上述产品在欧洲的主要生产厂之一。
  10年前,Beckhoff 在德国汉诺威博览会上第一次展示了其现场总线端子技术。其时,很多用户及竞争者都一直认为这个自动化的新技术是一个技术上的革新,因为从前没有过任何相似的解决方案。从此,现场总线 I/O 理念折服了业界,并且取得了巨大的成功,以至于直至今天,几乎所有自动化生产厂商都采纳了这种理念,并提供他们自己的端子产品。
  在近十年间,Beckhoff 持续扩展总线端子系统,如今可以为广泛的应用提供基于187 种不同的标准总线端子的优化解决方案。Beckhoff 总线端子已经发展成为基础的自动化组件。
  Beckhoff的总线端子是如何在10年间,从一个想法变成现实的,又有怎样的发展趋势?
  一年的时间:由想法到现实,缔造I/O技术新标准
  Hans Beckhoff:回首Beckhoff 在自动化技术这个创新领域发展的整整十年,我感觉像一段时空旅行。十年前的现场总线技术正经历着它的青春期,在1989年(现场总线的早期),Beckhoff 就引入了快速光纤总线“Lightbus”(“光导总线”)。关于总线端子的基本想法最早诞生于1994年汉诺威博览会上。那时,我们的竞争对手已开始参照并实施我们的这项技术革新。这便是我要设计出一个全新技术的动机之一。仅仅在一年以后的1995年,我们便展示了我们的总线端子理念。如今,现场总线技术已经成为自动化的一个标准,据统计,大概60%的客户在使用这种技术。我认为,公正地说,这个理念为那时的自动化应用领域的I/O技术奠定了新的标准。
  市场的趋势:模块化、操作简便、适用于混合信号
  Hans Beckhoff: 我们的努力是基于对我们的现场总线产品应用环境的精确分析。该分析显示:现场总线正越来越多地渗透到接线层面,而当时人们采用传统的接线端子。
  当时的厂家提供的电子模块只是在外观和操作上具有电子模块的特征。而核心问题是,新型电子模块必须便于接线,使安装人员及电气工程师在接线时如同操作一个普通的接线端子那么简单。
  第二个是技术方面对模块化的需求。模块化可以处理混合信号类型,并且可以在端子箱中找到固定的模块化端子。其间,Beckhoff的一个客户VDMA的一个木材机械自动化技术工作组强烈表达了这样一种需求。他们当时在寻找一种合适的模块化I/O系统。
  另一个重要因素是来自于我们公司内部系统工程部的需求 — 我们至今仍有一个由100多位员工组成的强大的生产控制柜的部门。基于我们的实践经验,我们认为这个新产品必须能够装入尺寸为80的典型的端子盒中,这是设计时需要考虑的最重要的因素。
  总而言之,我们必须以无源接线端子的可靠设计为基础,研发出模块化、操作简便、适用于混合信号的端子。尽管这种模块化端子系统给用户带来很多好处,但我们试图以与传统解决方案类似的价格提供这种新产品。可喜的是,我们在一年之内解决了所有这些问题。
  成功的合作:Beckhoff的电子技术+WAGO的外壳制造技术
  Hans Beckhoff: 产品研发过程是一个艰难时期,但也是一个令人兴奋的时期。我们坚定地将精力集中在这个新产品的研发上。总之,除了详尽的分析,所有创新都需要超常的直觉和勇气。幸运的是,我们的勇气得到了回报——如今I/O产品占据我们销售额的50%,总线端子占有很大的份额。
  在总线端子的研发阶段,一个特别重要的因素就是Beckhoff 不是孤军奋战,而是与Wago进行了紧密的合作。总线端子是成功合作的一个很好的例子,那时双方有明确的分工。作为端子专家,Wago研发并提供了端子的外形结构,而 Beckhoff 则负责研发电子模块、软件及系统设计。这对双方来说都是很有成果的合作,因为双方可以借助不同的优势从问题的两个方面入手:一方面是机械的,另一方面是电子的。结果是双方都在经济上获得了成功,在技术诀窍方面得到了交流。如今,Wago有了强大而独立的电子研发部门,而 Beckhoff 也学到了很多外壳制造技术。
  无所不在的I/O:从逻辑控制、运动控制到测量应用
  Hans Beckhoff: 在开始阶段,总线端子系统只涵盖了“常规”信号,比如,标准的数字量和模拟量输入输出。作为一个热衷于技术的人,我对于我们能够在技术上大大提高了系统的先进性而感到由衷的高兴。现在,模拟输出的分辨率从12位 提高到16位甚至向24位的精度迈进。同时,一些特殊功能端子达到了0.01%的绝对精度,这意味着这些端子能够满足苛刻的测量要求。如今,我们的总线端子不只适用于PLC和运动控制功能,并且还适用于测量功能。将来,测量、控制和运动技术将可能在更大程度上得到集成。这种发展趋势的一个特别重要的方面就是要求我们的总线端子系统具有非常好的灵活性和通用性。
  如今,Beckhoff 提供187种标准的总线端子,这些端子能够完成市场要求的任何任务,并且这个数量还在增长。例如,我们现在正在研发可以直接由总线端子处理小型运动控制应用的伺服驱动模块。与此同时,将出现一个通用的I/O系统,构成自动化技术的一个基础。在我看来,单一类型的硬件可以涵盖从典型机械自动化到楼宇自动化和过程控制这么广泛的应用,这是自动控制领域的一个新鲜事物。比如,同一类产品可以用于控制一个高性能的数控系统,用于实现工厂管理大楼的自动化,或者用于监控一个污水处理厂或一个石油钻井平台。不仅如此,我们1995年确立的基本理念还替换了广泛应用的传统接线端子。除了这些基本的亮点以外,自然还有很多技术和工艺上的亮点。例如,示波器端子可以实时显示机械设备内部的作用力,或者智能化的总线端子控制器可以使I/O系统成为集散控制的一个站点。
  领先的秘诀:精巧的设计、先进的技术
  Hans Beckhoff:总线端子系统取得持续成功的原因之一是对系统的精巧设计。这是一个由众多I/O模块和不同的CPU单元组成的大型系统,因此,作为基础的系统设计及接口必须定义得非常清晰、可靠且有前瞻性。事实上,早在1994年我们就作了很好的预测,因此才有总线端子诞生10周年后的今天。正因为如此,我们才能够轻松地满足随之而来的一系列新的需求,如复杂的通讯端子及用于运动控制的特殊端子。另一方面,与客户的密切合作使我们经常可以获得开发新产品的灵感。此外,作为一家技术型公司,Beckhoff 以用户的需求为己任,来研发新技术或者将新技术推向市场。我们也密切关注通用电子产品市场,从而可以利用最先进的元件和技术服务于自动化技术。我们成功的因素之一,无疑是我们对研发高端电子产品乐在其中。
  未来的潜力:融合实时工业以太网、更高的性能更低的成本
  Hans Beckhoff:我们的总线端子系统是过去十年中形成自动控制技术的关键技术之一。这种技术已成为一个标准,并且还在继续发展。
  提到现场总线,未来必将属于以太网。作为主站的以太网,除一个以太网接口外,无需其他特殊硬件。Beckhoff 为这种趋势的发展作了充分的准备。如今通过EtherCAT(Beckhoff研发的实时工业以太网解决方案,是第一个真正开放的设备层以太网解决方案。),我们将建立一种具有更高性能及更低成本的新标准。
  EtherCAT系统与总线端子的兼容性可确保两种技术的顺利过渡:通过EtherCAT总线耦合器,可以自由地把总线端子集成到EtherCAT系统中。此外,我们还将提供带EtherCAT功能的EtherCAT端子,以此构成一个基础的通讯系统,这样就不需要总线耦合器的功能了。用户可以根据应用场合决定采用标准的总线端子还是EtherCAT端子。
  我相信,即使在10年后,总线端子仍然会高速增长,我们将会继续研发这种技术。我们的创新将集中在两点:一方面是提高技术优势,另一方面则是降低价格。我相信我们的系统将继续为自动化技术建立标准,同时将更具有价格优势。如上所述,传统的自动化将融入测量技术,而传统的PLC面对这一趋势将会力不从心。

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