三大核心要素！深度剖析「通用运动控制」数字化

数字化是当今工业领域内一个炙手可热的话题，大到几十万人以上的集团公司，小到十几人的私营企业，都在谈论数字化。

数字化已经和智能制造、柔性化生产、提高生产力、提高生产效率、云服务、大数据等紧紧联系在一起，通过数字化来提高企业的竞争力。

对于数字化的理解，从事不同工作的人可能会有不同的答案。但所有的答案都有一个共性，即数字化是通过数字技术让虚拟世界和现实世界进行融合，是帮助人们解决现在或将要面临的困难和挑战，是满足市场发展的实际需求，带来业务的增长，并且能够引领市场，是接地气的，而不是虚而空的“花架子”。

通用运动控制更多是与生产机械设备相关，重点关注机器的运行速度、工作精度、动态反应、同步性、协调性等。可以理解通用运动控制数字化是利用数字手段或大数据分析助力运动控制解决市场痛点，所以，缩短产品上市时间、满足设备柔性化生产、提高生产效率、实现预维护等是通用运动控制数字化的典型特征。

下面从运动控制的维度，分析和解剖通用运动控制数字化。一台机械设备，从开始设计到稳定运行，从运动控制维度大致分为五部分：系统设计选型、设备程序编写、现场调试、设备运行、设备维护。

在整个过程中，通用运动控制的数字化应用主要表现在以下三个方面：

01虚拟调试

利用西门子公司的NX MCD机电模拟仿真软件，在设备的机械设计阶段，进行设备的电气选型；在设备安装之前，能够进行设备的模拟运动。

• 在系统设计选型阶段，基于模拟仿真，能够选出合适的电机、驱动器及控制器等，使得系统选型更加精准。
• 在程序编写及测试阶段，利用TIA Portal的PLCSIM Advanced及SIMIT不但能模拟设备的逻辑控制程序，同时还能模拟复杂的运动轨迹，如电子凸轮曲线等。编写程序更加深入，更具有针对性，同时还具有设备的机械纠错能力，为现场调试节省了大量时间，提高了调试效率。如果借助于西门子推出的DriveSIM驱动系统的数字化仿真软件，还可以实现对驱动技术的模拟仿真，如：速度环、电流环等。
• 西门子有完整的数字化虚拟调试及选型工具：TIA Portal PLCSIM Advanced、NX MCD、SIMIT、DriveSIM、Sizer、TIA Selection tool等。

02驱动器一键调试

通过上位控制器直接对网络上的所有驱动器进行快速调试，不需要对每台驱动器进行单独调试，主要表现在以下几个方面：

• 通过经验丰富的运动控制工程师对个体样本进行测试，再根据行业、应用及机械特征进行大数据分析，得出与具体应用相关的驱动器的关键特征数据，以数据库的形式集中存放在服务器或云端。调试时，将存储在数据库中的驱动器数据传输到PLC中，再通过网络直接下载的驱动器中。
• 对驱动器的实时数据的采集和分析，并不断优化关键特征数据，让驱动系统运行在最佳状态，最终形成驱动器参数的专家系统。
• 一键调试是基于让专业人干专业事，利用数字化手段使得驱动系统的调试变得更快捷、更专业。
• 西门子通用运动控制部应用技术团队已经开发了适用于Sinamics V90和Sinamics S210的“一键调试”功能包，将来会逐步完善并扩展到Sinamics G120驱动器。

03运动控制系统运行数据分析和预维护

实时采集运动控制系统数据，进行大数据分析，制定出相应的策略，有以下特点：

• 快速采集数据，数据能够准确反应设备在整个运动过程中的状态，包括加速、匀速、减速等
• 结合行业、应用、驱动系统、机械等特点，利用边缘技术进行大数据分析，计算出设备工作的三大区域：工作区、预警区、报警区。通过IT技术，实现数据的可视化
• 针对三大区域的工作特点，实现设备运行的优化和预维护
• 由于数据分析会涉及到驱动器及电机的负载曲线，但有时厂家很难提供详细的曲线数据。西门子通用运动控制部应用技术团队，根据西门子各驱动器及电机的曲线数据，结合多年的运动控制经验，针对特定的行业设备及驱动器系统储备了大量数据和算法，能够满足特定的应用，将来会不断地完善更多的行业和应用

随着智能制造的不断深入，数字化将在中国制造业转型方面扮演越来越重要的角色，同时，数字化技术对运动控制工程师提出了更高的要求。