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倍福 MX 系统:全新的自动化构件取代传统控制柜

长期以来,控制柜一直是设备和系统不可或缺重要组成部分,没有控制柜的设备和系统几乎是无法想象的。但控制柜的设计、开发和接线需要花费大量的时间和精力,而且还容易出错。目前虽然已经有办法建造自动控制柜,从而增加所需资源,可靠性也相应提升。但即使如此,控制柜需要占用设备上宝贵的生产空间的问题仍未得到解决。这些难题也可以通过能够直接安装在控制柜外设备上的分布式接线箱、驱动器或如倍福 EJ 模块等解决方案解决。然而,这些方案都无法完全取代整个控制柜,只是以一种比较紧凑和稳健的方式将整个自动化系统整合到设备中,而几乎每台设备仍然需要一个或多个独立的控制柜。

防护等级高达 IP67 的无需控制柜的机器设备方案

Beckhoff Automation 积极应对新问题和新挑战,推出全新的 MX 系统,在自动化领域掀起了一场颠覆性革命。它可以最小化控制柜体积,甚至可以用整体、模块化和插拔的方式完全取代控制柜。这意味着现在可以完全在没有控制柜的情况下设计和控制设备和系统。

MX 系统堪称是系统集成所有设备功能的典范,因为它同时利用了基于 PC 和 EtherCAT 的控制技术的所有优势。这个由金属制成的结构紧凑的系统,做工好,品质高,不仅防尘防水,而且坚固耐用,可以直接布署在设备上。

MX 系统:系统构架

通过采用整体模块化设计的可插拔式 MX 系统解决方案,可以实现各种应用和设备方案。广泛的产品系列为用户提供了基于 PC 和 EtherCAT 的控制技术的所有优势。

坚固耐用的底板由铝型材加工而成,构成 MX 系统背板的基础。底板上有各种标准的插入式接口,MX 系统的各种功能模块可以通过螺丝简单的固定到接口上。

底板有各种规格尺寸,最多可布置为三排,每排最多 24 个插槽。每排插槽后面都有一个背板,它根据不同的类型,在插槽之间分配不同的电压和 EtherCAT 通信总线。因此,底板可以适配绝大部分设备的需求。

背板可分为两种类型,配备不同的插槽:带 MX-C 插槽的数据背板,为模块提供 24 V 或 48 V DC 供电以及 EtherCAT 通信;以及带 MX-P 插槽的电源背板,通过它分配电源电压(三相 +N 400 V...480 V)和直流母线(最大 848 V DC)。一个 MX-P 插槽最多可以负载 35 A 的电流,而底层电源背板最大可以提供 63 A 的电流。

MX 模块根据不同的功能也有不同的尺寸。例如,简单的 MX I/O 模块一般安装在提供供电和通信的一个 MX-C 插槽即可;而驱动模块可能需要横跨多个插槽进行安装,其中 MX-C 插槽负责数据通讯,MX-P 插槽负责供电。功能模块有不同的宽度,最多横跨三个插槽。例如,对于大功率模块,供电可以由两个并行的 MX-P 插槽实现。

由于每个插接在 MX 底板上的功能模块也是一台 EtherCAT 设备,因此可以为整个 MX 系统提供全面的诊断功能。此外,MX 底板有一个完整的“后勤”系统,可永久监测温度等环境参数。

MX 底板可以轻松通过螺钉连接直接连接到设备上,因此在视觉和功能上都可以与设备安装空间融为一体。

MX 系统提供了主电源接入用于电源模块。它们都有自己的熔断器,可以在系统处于断电状态时更换。要达到这种状态,电源模块有一个用作主开关的负载断路开关,系统也可以在带载情况下断电。主开关也可以锁定在 0 位置,使得 MX 系统易于维护,并确保安全。

电源模块将来自主电源的三相以及 N 相接入到背板;各功能模块又通过 MX-P 插槽提供所需的电压。电源模块有 16 A、32 A 以及 63 A 等不同规格尺寸可供选择。

馈入后,三相电源电压和直流母线电压会分布在整个电源背板上。各个 MX 插槽会为插入的模块供电,最高可以提供 35 A的输出。整个背板可以最大可以输出 63 A 的电流。

此外,400 V AC 和 600 V DC 电压可以借助馈电模块从 MX 系统中提供,例如用于为其它 MX 底板供电。因此可以轻松建立起级联分布式系统。馈电模块可以记录电流,并配有适当的熔断器,以减小导体截面积。

所有 400 V AC 的功能模块都会在各自的模块内配有熔断保护。600 V DC 的模块由相应背板模块中的电子元件提供监视保护功能。

24 V DC 和48 V DC 的特低电压也可以通过相应背板和 MX-C 插槽提供给模块。为此,可以通过滤波电源为背板提供电源;或者在系统中插入电源模块,从MX底板的 400 V AC 和 600 V DC 取电。此外,电源模块和总线耦合器模块包含了为数据背板提供 24 V DC 和 48 V DC 供电的电源。一个 MX-C 插槽最大可为背板提供 20 A 的电流。通过并行电源供电,最大可以提供 30 A 的电流。功能模块配置有熔断功能,可以减少出线线径。

EtherCAT 用作现场总线在数据背板中运行,并通过 MX-C 插槽连接至模块。得益于成熟、稳健的高速 EtherCAT 通信,即使是最复杂的设备,也可以通过 MX 系统实现,并且可以实现周期时间<<1 ms。此外,系统还可以直接集成热插拔等功能,因此,即使在运行期间也可以更换模块或连接更多的子系统或 MX 底板。

由于每个功能模块本身就是一台 EtherCAT 设备,因此可以为所有模块以及整个 MX 系统提供全面的诊断数据,并且可以在中央控制器上方便地查看和分析这些数据。

每个 MX-C 插槽中都统一使用 EtherCAT 总线,因此每个模块都能使用成熟、强大的 TwinSAFE 安全功能。MX 系统中的安全 I/O 和运动模块相应配备了如 STO/SS1 或 Safe Motion 等众所周知的安全功能。

此外,诸如 IO-Link Class B 主站等模块也有安全断开执行器电源电压的功能。

产品

MBxxxx | 底板

可扩展的底板是无控制柜自动化系统的基础。

MCxxxx | 工业 PC 模块

各种性能等级的坚固耐用的工业 PC 是所有自动化应用的基础。

MOxxxx | I/O 模块

全面的插拔式 I/O 模块产品系列,适用于自动化领域的所有信号。

MDxxxx | 运动控制模块

用于实现模块化和安全设备方案的创新驱动包。

MRxxxx | 继电器模块

继电器模块可以切换大电流和大功率产品。

MSxxxx | 系统模块

电源、供电装置、耦合器和电源输出模块等系统模块完善了模块化、插入式自动化系统。

可为机器设备制造带来的五大系统优势

机器设备制造商不仅可以使用 MX 系统大大减少他们的工程和安装成本,而且还可以减少设备的占地面积。此外,它还能提高系统的可用性和灵活性,同时显著减少维护工作。这种无需控制柜的新型自动化解决方案的五个系统优势可为用户创造决定性的竞争优势。

系统的机械和电气模块化设计成为新的工程标准。优化协调后的产品系列使得根据模块化原理设计机械设备的电气设备成为可能。由于 MX 系统实现同样的需求所需的组件比传统控制柜的建造要少得多,因此结构更加紧凑。凭借这些优势,MX 系统在工程领域具有令人信服的五大优势:

  • 显著减少工程工作量
  • 更少的组件:无外壳,无电缆接头
  • 分布式和模块化部署方案
  • 一个解决方案即可满足 UL、CSA 和 IEC 认证
  • 集成式功能:安全、诊断、电子熔断器

MX 系统与传统控制柜不同,不需要以单独接线的方式进行耗时和容易出错的安装。MX 系统的标准化接口可以轻松实现即插即用,所有功能模块都可以不费力地插接在底板上,因此可带来以下好处:

  • 组装时间大大缩短:从 24 小时缩短到 1 小时
  • 控制柜的组装可以由非电气作业人员自主完成
  • 无需外部控制柜制造和物流工作
  • 高品质:不再需要进行容易出错的控制柜接线
  • 大幅降低供应链的复杂性

与传统的解决方案相比,MX 系统结构相当紧凑,因此可以在视觉和功能上与设备安装空间融为一体。这样可以让设备的占地面积减少很多倍。此外,可以显著缩短到现场设备之间的电缆,从而降低成本。

MX 系统配备的是标准化接口,因此具有高可扩展性,可以随时添加 MX 系统进行扩展,或者通过使用现有的控制柜解决方案与现有的设备方案相结合。

  • 在设备上轻松安装预装底板
  • 由于配备了 EtherCAT P 电缆和连接器,所有电缆都采用即插即用安装方式
  • 预制电缆避免出现安装错误
  • 电气安装可以作为机械安装工作的一部分,由机械作业人员完成
  • 在组装过程中不需要电气技术人员
  • 缩短组装时间,减少电气元件和电缆占用的空间

MX 系统除了可以为最终用户带来易于扩展的优势之外,它还可以为系统用户带来维修和维护方面的进一步优势。MX 系统的各个部分都配备了智能 EtherCAT 组件,因此可随时进行全面的系统诊断。除了传统的状态 LED 之外,每个功能模块都有一个数据矩阵码形式的独特序列号。该代码可以通过智能手机 APP 扫描,它可以连接智能手机与控制器,并输出诊断数据到相应的功能模块。

采用模块化设计的系统和简单的即插即用原则能够快速、轻松地更换有故障的模块。这样可以在时间上带来巨大优势,尤其是对最终用户/机器操作员而言。

  • 全集成的、非侵入式系统诊断 EtherCAT 设备
  • 非电气从业人员也可进行诊断 — 无需打开电气柜
  • 易进行故障定位:模块、电缆或设备
  • 非专业人员可以更换模块
  • 由于具有热插拔功能,可以轻松更换有故障的模块
  • 独特的零件编号诊断功能

机器设备制造商不仅可以使用 MX 系统简化他们的整个工程,而且还可以简化设备本身的整个安装和部件的布线。由于系统采用简单的即插即用原则,功能模块可以安装在底板上,整个系统可以随时投入运行。可为用户带来的益处不胜枚举:

  • 显著降低系统的复杂性、空间需求以及建造、组装和安装时间
  • 显著减少设备布线长度和复杂性
  • 大幅降低供应链的复杂性
  • 符合所有主要的全球标准(CE、UL、CSA、IEC...)
  • 坚固耐用的金属外壳,具有出色的 EMC 稳定性
  • 易于最终用户进行维护
  • 易于进行应用扩展
  • 符合所有主要设备和通信标准
  • 可配备 EtherCAT、EtherCAT G、EtherCAT P
  • 可配备针对 ProfiNET、Ethernet/IP,…等现场总线的耦合器
  • 可配备用于所有主要现场总线的通信控制器
  • 支持高版本的 TwinCAT 软件
  • 可以在新的应用中重复使用所有组件
  • 降低成本