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基于 PC 的控制技术的四十年征程

从技术革命到全球标准的跃迁

四十年前,当倍福将工业计算机提升至中央控制系统的地位时,一场范式转变悄然发生。四十年来,基于 PC 的控制技术一直将 IT 标准与摩尔定律的强大力量直接赋予机械与系统工程师。通过将 PLC、运动控制以及测量技术、机器人技术和机器视觉等技术集成到一个统一的平台中,如今,用户不仅能享受卓越的性能,还能显著节省成本和空间。

20 世纪 80 年代,工业生产的主要特征是采用基于硬件的传统 PLC。PLC 虽然可靠,但缺点也很明显:缺乏灵活性、成本高昂,且计算能力有限。1986 年,倍福针对这些局限性推出了第一套基于 PC 的设备控制系统,它显著提升了目标应用 — 一台双头斜切锯 — 的生产效率。

PLC 功能与硬件的解耦

决定性的技术步骤在于将 PLC 功能从专有硬件中抽象出来,转变为基于工业 IT 组件的高度灵活解决方案。倍福通过为标准操作系统开发自有实时扩展 — 最初主要面向 Windows,此后也支持包括 TwinCAT/BSD® 和 Linux® 在内的其它系统 — 确保了系统的确定性。设备制造商因此能够直接受益于 IT 领域的快速创新周期和不断提升的处理器性能。

高速通信

为了将工业 PC 不断提升的计算能力直接应用到现场层,需要配备合适的 I/O 系统。因此,倍福为其基于 PC 的控制技术配套开发了自己的通信系统。最初,数据传输通过 Lightbus 总线进行。2003 年推出的 EtherCAT如今已成为全球标准,被各行业及市场的用户广泛采用。与此同时,今年迎来 30 周年的 TwinCAT 自动化环境为软件层面提供了基础。自上市以来,TwinCAT 已发展为一套整体解决方案,将所有自动化功能集成于一个统一的软件平台。除了经典的逻辑控制和运动控制外,其功能范围还包括安全技术、测量技术、HMI、物联网连接,以及图像处理、机器人技术和工业 AI 工具。例如,通过基于 PC 的控制器实现所有流程的最佳同步,可为用户在动态性能和精度方面带来巨大优势。

更高可扩展性,更少接口

从当今的角度来看,基于 PC 的控制技术这一成功理念,凭借其卓越的可扩展性和显著减少的接口数量而令人瞩目。“一台高性能工业 PC、一个同样功能强大的现场总线接口(连接传感器和执行器等外围设备),以及具备实时能力的运动控制和逻辑控制软件,就已足够。”公司创始人兼全球总裁 Hans Beckhoff 总结道。这种方法能够将所有设备功能— 从简单的 PLC 到高度复杂的机器人控制 — 整合到单个控制器中。这样不仅能够节省空间、时间和成本,还能消除分布式控制器之间的延迟。

实体 AI 的基础

在基于 PC 的控制技术问世四十年后的今天,行业正逐渐摒弃专有的黑盒子解决方案,转而关注开放、标准化系统的未来可行性。毕竟,基于 PC 的控制技术为所需的 IT/OT 融合以及机器学习和实体 AI 等前沿技术提供了理想的基础。在其诞生 40 周年之际,基于 PC 的控制技术已充分证明其为制造业提供了面向未来、高性能的发展基础。

Vivian Wang

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