前段時(shí)間的 SPS IPC Drive 上，Beckhoff 展示了一款被稱為“分布式伺服驅(qū)動(dòng)”的新產(chǎn)品。

 

 

那么，到底什么是分布式驅(qū)動(dòng)呢？本期，就讓我們借這款 AMP8000 來和大伙一道扒個(gè)究竟。

 

事實(shí)上，這款 AMP8000 至少要到今年二季度后才會(huì)正式發(fā)布，因此，目前我們能夠獲取到的有關(guān)這款產(chǎn)品的技術(shù)細(xì)節(jié)仍然不多；即便是登陸 Beckhoff 官網(wǎng)，也只能在其產(chǎn)品宣傳頁面上看到一些簡單的圖文描述和基本規(guī)格參數(shù)。不過，僅這些信息已經(jīng)足夠讓我們對它的系統(tǒng)應(yīng)用特點(diǎn)有一個(gè)初步的了解了。

 

 

首先，AMP8000 系統(tǒng)也采用了集成驅(qū)動(dòng)電機(jī)技術(shù)，也就是在伺服電機(jī)中集成了伺服驅(qū)動(dòng)器。共包括 AMP804x 和 AMP805x 兩個(gè)框架尺寸，額定堵轉(zhuǎn)扭矩從 2.0 …11.4 Nm。并且按照 Beckhoff 官方說法，AMP8000 的電機(jī)在技術(shù)性能和安裝尺寸...等各方面都是與現(xiàn)有的 AM8000 / AM5000 系列電機(jī)兼容的。

 

??  最大堵轉(zhuǎn)扭矩為 11.4Nm 引自產(chǎn)品宣傳頁中的文字描述，但在電機(jī)的具體型號規(guī)格中，最大一檔 AMP8053 的堵轉(zhuǎn)扭矩為 9.7Nm。此處須待產(chǎn)品正式發(fā)布后再次確認(rèn)。

 

從已經(jīng)公布的產(chǎn)品圖片看，AMP8000 的集成驅(qū)動(dòng)器是安裝在電機(jī)尾部末端的，這與以往歐美系集成驅(qū)動(dòng)電機(jī)“背包”式的做法有很大不同，但和我們之前介紹過的 Σ-7F 是類似的。

 

 

同時(shí)，由于使用了 EthetCAT P 技術(shù)，AMP8000 將電機(jī)的直流動(dòng)力電源輸入和運(yùn)控總線連接集成在了一個(gè)電氣端口中，每臺(tái)伺服電機(jī)就只需要使用一根線纜連接。這將有助于減少設(shè)備在線纜敷設(shè)/連接...等方面的應(yīng)用成本和工作量。

 

另外，AMP8000 的集成驅(qū)動(dòng)電機(jī)還基于 TwinSAFE 技術(shù)整合了 STO、SS1、SS2、SOS、SLS、SDI（準(zhǔn)備中）...等安全控制功能，運(yùn)控設(shè)備中的安全急停、安全門監(jiān)控、安全位置、安全限速...等邏輯/參數(shù)的配置和調(diào)整，將可以通過 TwinCAT 在一個(gè)統(tǒng)一的應(yīng)用平臺(tái)上集中完成。

 

 

若要將 AMP8000 的電機(jī)接入設(shè)備動(dòng)力和控制系統(tǒng)，需要使用基于 EtherCAT 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的接口模塊。該接口模塊可直接與運(yùn)控系統(tǒng)中其他驅(qū)動(dòng)單元并列安裝在一起，共用同一直流電源和控制母線，并通過 EtherCAT P 為 AMP8000 電機(jī)提供直流母線電源和運(yùn)控總線接口。

 

AMP8000 系統(tǒng)共提供了 AX883x 和 AX503x 兩種接口模塊，分別用于將電機(jī)接入 AX8000 和 AX5000 兩個(gè)不同系列的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；同時(shí)，每種模塊又分為單通道和雙通道兩個(gè)型號，以提高系統(tǒng)配置的靈活性。

 

 

而要搭建一個(gè)完整的 AMP8000 分布式伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，還需要在集成驅(qū)動(dòng)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)側(cè)接口模塊之間使用一個(gè)型號為 AMP8805 的現(xiàn)場分布模塊。其作用實(shí)際上就是一支 EtherCAT P 的“分線器”，一個(gè)輸入口用于連接 AMP8000 在驅(qū)動(dòng)側(cè)的接口模塊，其余 5 個(gè)輸出端口則用來連接 AMP804x/AMP805x 集成驅(qū)動(dòng)電機(jī)、現(xiàn)場 I/O 單元、或另一支 AMP8805 模塊。借助這種串聯(lián)組合方式，AMP8000 可以將集成了動(dòng)力電源的運(yùn)控總線（EtherCAT P），從驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的一個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)，分布擴(kuò)展到運(yùn)控設(shè)備中的各個(gè)工位現(xiàn)場。

 

 

將 AMP8000 的上述幾種不同類型的組件連接在一起并接入 EtherCAT 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其整體樣式基本上就是照片中產(chǎn)品展板所演示出來的這種效果。

 

不難看出，所謂的分布式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其實(shí)就是通過將伺服驅(qū)動(dòng)單元集成到現(xiàn)場的電機(jī)中，從而極大的減少運(yùn)控動(dòng)力組件在設(shè)備電氣柜內(nèi)占用的空間。這和我們之前談到的基于集成驅(qū)動(dòng)電機(jī)的“無電柜”或“省電柜”技術(shù)本質(zhì)上是一回事。

 

好了，現(xiàn)在我們要來回答下本文標(biāo)題中提出的那個(gè)問題了。

 

 

首先，我們來看一下 AMP8000 的系統(tǒng)架構(gòu)，從動(dòng)力電源、到現(xiàn)場分布模塊、再到集成驅(qū)動(dòng)電機(jī)，簡直就是原來 Elau iSH 的翻版有木有。只是相比老款 iSH，AMP8000 將動(dòng)力接口整合到了現(xiàn)有的 EtherCAT 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，在系統(tǒng)的內(nèi)部連接上采用了 EtherCAT P 技術(shù)，并基于 TwinSAFE 集成了高階的安全運(yùn)動(dòng)控制功能...

 

但總體來說，這個(gè)分布式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)本身其實(shí)并不是一項(xiàng)新技術(shù)。

 

 

其次，在內(nèi)部繞組和功率元件的散熱問題上，AMP8000 并沒有表現(xiàn)出明顯的技術(shù)突破，由此而帶來的集成驅(qū)動(dòng)電機(jī)連續(xù)功率受限的狀況依然是存在的。這一點(diǎn)從目前 AMP8000 僅最大 1.78 kW 的額定功率就可見一斑；另外看一下各型號電機(jī)的峰值扭矩，普遍都超出了連續(xù)扭矩的 4 倍以上，這個(gè)我們很早以前就在關(guān)于電機(jī)特性一文中有提到，其根本原因其實(shí)是來自內(nèi)部散熱條件的限制。

 

應(yīng)對輸出功率的限制，AMP8000 的做法跟 IndraDrive MI 有些類似，就是將其整合接入到了現(xiàn)有驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，這樣，如果應(yīng)用需求超出了 AMP8000 的功率輸出范圍，那么仍然可以在同一個(gè)系統(tǒng)框架中使用原來的 AM8000 / AM5000 電機(jī)和柜內(nèi)安裝驅(qū)動(dòng)單元（AX8000 / AX5000）。

 

 

但如果看一下最新款的 IndraDrive MI 就會(huì)發(fā)現(xiàn)，它不僅是與傳統(tǒng) IndraDrive 整合在了一起，而且還為用戶提供了單獨(dú)的現(xiàn)場級動(dòng)力單元和驅(qū)動(dòng)模塊，即使是要用到傳統(tǒng)的大功率電機(jī)，依然可以將動(dòng)力模塊分布到設(shè)備現(xiàn)場，并徹底省去對電氣柜的需求。

 

所以，從這個(gè)角度看，AMP8000 更像是填補(bǔ)了 Beckhoff 自身在集成驅(qū)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)品方面的一項(xiàng)空白。而就其所宣傳的分布式驅(qū)動(dòng)技術(shù)而言，可以進(jìn)一步提升的空間貌似還是不小的。

 

 

當(dāng)然，作為一款新產(chǎn)品，AMP8000 也還是一些獨(dú)到之處的。例如：能夠以 115mm 的框架尺寸達(dá)到 10Nm 左右的堵轉(zhuǎn)扭矩，其功率密度和體積尺寸方面的表現(xiàn)還是不錯(cuò)的；另外，使用了 EtherCAT P 作為集成動(dòng)力接口的現(xiàn)場驅(qū)動(dòng)總線，這將在很大程度上減少和優(yōu)化驅(qū)動(dòng)側(cè)和現(xiàn)場電機(jī)側(cè)的線路連接。

 

 

不過，盡管 AMP8000 與同類型對標(biāo)產(chǎn)品相比并沒有什么明顯的優(yōu)勢可言，但我們必須看到， AMP8000 在這里所使用的 EtherCAT P，其實(shí)是由 ETG （EtherCAT 技術(shù)組織）主推的一種面向設(shè)備動(dòng)力層的總線連接技術(shù)。

 

 

考慮到 EtherCAT 目前在工業(yè)市場的影響力，應(yīng)該會(huì)有很多產(chǎn)品廠商因?yàn)榭吹竭@款產(chǎn)品而腦洞大開，使用這種集成動(dòng)力接口的總線技術(shù)開發(fā)出各種不同類型的設(shè)備層產(chǎn)品。

 

而從這個(gè)意義上說，我倒是覺得 AMP8000 這款產(chǎn)品給市場帶來的示范效應(yīng)，可能要遠(yuǎn)大于其作為一款運(yùn)控產(chǎn)品對于用戶的價(jià)值和意義。