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

 

 

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

 

事實上，這款 AMP8000 至少要到今年二季度后才會正式發(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)用特點有一個初步的了解了。

 

 

首先，AMP8000 系統(tǒng)也采用了集成驅(qū)動電機技術(shù)，也就是在伺服電機中集成了伺服驅(qū)動器。共包括 AMP804x 和 AMP805x 兩個框架尺寸，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)動器是安裝在電機尾部末端的，這與以往歐美系集成驅(qū)動電機“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，由于使用了 EthetCAT P 技術(shù)，AMP8000 將電機的直流動力電源輸入和運控總線連接集成在了一個電氣端口中，每臺伺服電機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)動電機還基于 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 在一個統(tǒng)一的應(yīng)用平臺上集中完成。

 

 

若要將 AMP8000 的電機接入設(shè)備動力和控制系統(tǒng)，需要使用基于 EtherCAT 驅(qū)動系統(tǒng)的接口模塊。該接口模塊可直接與運控系統(tǒng)中其他驅(qū)動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 電機提供直流母線電源和運控總線接口。

 

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

 

 

而要搭建一個完整的 AMP8000 分布式伺服驅(qū)動系統(tǒng)，還需要在集成驅(qū)動電機和驅(qū)動側(cè)接口模塊之間使用一個型號為 AMP8805 的現(xiàn)場分布模塊。其作用實際上就是一支 EtherCAT P 的“分線器”，一個輸入口用于連接 AMP8000 在驅(qū)動側(cè)的接口模塊，其余 5 個輸出端口則用來連接 AMP804x/AMP805x 集成驅(qū)動電機、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 可以將集成了動力電源的運控總線（EtherCAT P），從驅(qū)動系統(tǒng)中的一個輸出節(jié)點，分布擴展到運控設(shè)備中的各個工位現(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)動系統(tǒng)，其實就是通過將伺服驅(qū)動單元集成到現(xiàn)場的電機中，從而極大的減少運控動力組件在設(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)動電機的“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)題中提出的那個問題了。

 

 

首先，我們來看一下 AMP8000 的系統(tǒng)架構(gòu)，從動力電源、到現(xiàn)場分布模塊、再到集成驅(qū)動電機，簡直就是原來 Elau iSH 的翻版有木有。只是相比老款 iSH，AMP8000 將動力接口整合到了現(xiàn)有的 EtherCAT 驅(qū)動系統(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動控制功能...

 

但總體來說，這個分布式驅(qū)動系統(tǒng)本身其實并不是一項新技術(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)動電機連續(xù)功率受限的狀況依然是存在的。這一點從目前 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的峰值扭矩，普遍都超出了連續(xù)扭矩的 4 倍以上，這個我們很早以前就在關(guān)于電機特性一文中有提到，其根本原因其實是來自內(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系統(tǒng)框架中使用原來的 AM8000 / AM5000 電機和柜內(nèi)安裝驅(qū)動單元（AX8000 / AX5000）。

 

 

但如果看一下最新款的 IndraDrive MI 就會發(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的現(xiàn)場級動力單元和驅(qū)動模塊，即使是要用到傳統(tǒng)的大功率電機，依然可以將動力模塊分布到設(shè)備現(xiàn)場，并徹底省去對電氣柜的需求。

 

所以，從這個角度看，AMP8000 更像是填補了 Beckhoff 自身在集成驅(qū)動電機產(chǎn)品方面的一項空白。而就其所宣傳的分布式驅(qū)動技術(shù)而言，可以進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 也還是一些獨到之處的。例如：能夠以 115mm 的框架尺寸達到 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)還是不錯的；另外，使用了 EtherCAT P 作為集成動力接口的現(xiàn)場驅(qū)動總線，這將在很大程度上減少和優(yōu)化驅(qū)動側(cè)和現(xiàn)場電機側(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，其實是由 ETG （EtherCAT 技術(shù)組織）主推的一種面向設(shè)備動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)該會有很多產(chǎn)品廠商因為看到這款產(chǎn)品而腦洞大開，使用這種集成動力接口的總線技術(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)，可能要遠大于其作為一款運控產(chǎn)品對于用戶的價值和意義。