XFC-极速控制技术.ppt

1、XFC | eXtreme Fast Control Technology12022-1-24XFC | 极速控制技术极速控制技术2022-1-24XFC | eXtreme Fast Control Technology2Beckhoff 自动化新技术自动化新技术XFC | eXtreme Fast Control Technology32022-1-24XFC | 全方位提升控制系统性能全方位提升控制系统性能XFC | eXtreme Fast Control Technology42022-1-24XFC 组件组件XFC | eXtreme Fast Control Technology

2、52022-1-24EtherCAT | 极速控制通讯技术极速控制通讯技术优化的控制和通讯架构实现极高性能优化的控制和通讯架构实现极高性能 30s内可处理内可处理1000个分布式数字量个分布式数字量I/O EtherCAT 通讯通讯可可直达直达 I/O 模块，无需模块，无需子网支持子网支持 优化了标准以太网控制器，如优化了标准以太网控制器，如Intel PC芯片架构芯片架构 基于分布时钟的高级实时特性：基于分布时钟的高级实时特性： 同步、时间戳、超采样同步、时间戳、超采样XFC | eXtreme Fast Control Technology62022-1-24优化的控制和通讯架构实现极高性

3、能优化的控制和通讯架构实现极高性能 所有信号类型的所有信号类型的 I/O 产品线产品线 高速的数字量、模拟量高速的数字量、模拟量 I/O 时间戳和超采样特性实现极高的定时时间戳和超采样特性实现极高的定时分辨率分辨率(10 ns)EtherCAT I/O模块模块 | 极快的极快的 I/O 技术技术XFC | eXtreme Fast Control Technology72022-1-24IPC | 极速控制极速控制 CPU优化的控制和通讯架构实现极高性能优化的控制和通讯架构实现极高性能 基于高性能实时主板的工业基于高性能实时主板的工业 PC 紧凑的结构优化了控制应用紧凑的结构优化了控制应用XF

4、C | eXtreme Fast Control Technology82022-1-24TwinCAT | 极速实时控制软件极速实时控制软件优化的控制和通讯架构实现极高性能优化的控制和通讯架构实现极高性能 Windows 环境下扩展实时核，循环周环境下扩展实时核，循环周期最小可达期最小可达 50 s XFC 实时任务实时任务采用采用标准的标准的 IEC 61131-3 编程规范编程规范 XFC 兼容兼容 Windows 和和 TwinCAT 的的标准特性标准特性XFC | eXtreme Fast Control Technology92022-1-24XFC 技术技术分布时钟分布时钟时间戳

5、时间戳超采样超采样极短的循环周期极短的循环周期XFC | eXtreme Fast Control Technology102022-1-24快速响应快速响应 | 快速快速 I/O 模块模块 1s TON/TOFF信号信号最小响应时间最小响应时间 时间时间输入输入: EL1202 输出输出: EL2202 XFC | eXtreme Fast Control Technology112022-1-24精准的时间同步精准的时间同步 | 时间戳模块时间戳模块 (1 s)信号信号精准的响应时间精准的响应时间时间时间输入输入: EL1252 输出输出: EL2252 XFC | eXtreme Fas

6、t Control Technology122022-1-24超采样率超采样率 = 10100s50s 总线周期总线周期采样采样DI10 sDOEL1262 / EL2262 / EL37xx / EL47xx快速信号扫描快速信号扫描 / 脉冲输出脉冲输出 | 超采样模块超采样模块XFC | eXtreme Fast Control Technology132022-1-24快速信号采样快速信号采样, 记录模拟量值记录模拟量值 | 超采样模块超采样模块超采样超采样 极速检测极速检测PLC 周期周期PLC 周期周期检测周期检测周期XFC | eXtreme Fast Control Techno

7、logy142022-1-24分布时钟分布时钟 分布式绝对系统时间同步分布式绝对系统时间同步 CPU I/O 伺服伺服驱动驱动 分辨率分辨率: 10 ns 精度精度: 100 nsXFC | eXtreme Fast Control Technology152022-1-24XFC 经实验验证经实验验证! XFC | eXtreme Fast Control Technology162022-1-24 系统性能系统性能 循环周期循环周期: 100 s (min. 50 s) I/O 响应时间响应时间:85 s (185 s) 分布时钟分布时钟 分辨率分辨率:10 ns 精度精度: 100 ns

8、 信号超采样信号超采样 速率速率:1 MHz 分辨率分辨率:1 s 精度精度: 100 ns 时间戳时间戳 分辨率分辨率:10 ns 精度精度: 100 nsXFC 性能性能XFC | eXtreme Fast Control Technology172022-1-24I/O 响应时间响应时间 100 s输入信号输入信号 转换转换输入输入通讯通讯运算运算输出输出通讯通讯输出信号输出信号转换转换I/O 响应时间响应时间 100 sXFC | eXtreme Fast Control Technology182022-1-24XFC 与传统控制比较与传统控制比较INOUT?011XFC | eXt

9、reme Fast Control Technology192022-1-24XFC 与传统控制比较与传统控制比较OUTOUTXFCINXFCOUT?constantconstant1 + T11 +T21 + T31 + Tx1 +Ty1 + TzXFC | eXtreme Fast Control Technology202022-1-24XFC | 极速控制技术极速控制技术XFC | eXtreme Fast Control Technology212022-1-24XFC 应用案例应用案例印刷定位控制印刷定位控制线性轨迹控制线性轨迹控制物流控制物流控制涂胶控制涂胶控制电子凸轮控制电子凸

10、轮控制快速闭环控制快速闭环控制XFC | eXtreme Fast Control Technology222022-1-24XFC 应用案例应用案例: Husky 注塑成型控制系统注塑成型控制系统XFC | eXtreme Fast Control Technology232022-1-24Husky 简介简介 全球注塑领域中的技术先驱全球注塑领域中的技术先驱 3,000 雇员雇员 工厂遍及北美、欧洲和亚洲工厂遍及北美、欧洲和亚洲 遍布全球的公司分销网络遍布全球的公司分销网络 营业额营业额 US$ 9.35 亿亿 (2006) US$ 8.60 亿亿 (2005)XFC | eXtreme

11、Fast Control Technology242022-1-24注塑成型设备供应商注塑成型设备供应商 2004XFC | eXtreme Fast Control Technology252022-1-24控制系统架构控制系统架构PROFIBUS DPPCI CardIPCKL Terminal I/OTC PlugTemposonic611U Screw DriveCP Link PanelEtherCAT I/O for Injection(New)One additional NIC for TCP/IP(New)XFC | eXtreme Fast Control Technolo

12、gy262022-1-24Real-time CPU 负载负载XFC | eXtreme Fast Control Technology272022-1-24保压切换重复精度保压切换重复精度02004006008001000120014001600180020002200240000.020.040.060.080.10.120.140.160.180.2Time (s)Speed (mm/s)0102030405060708090100110120Position (mm) Velocity PV Position PV 1000 mm/s 2 ms250 s Position2.00 mm

13、0.25 mm Volume2.00 %0.25 %Fill to Hold TransitionSpeed at Transition= 1000 mm/sControl Cycle TimeXFC | eXtreme Fast Control Technology282022-1-24压力切换控制压力切换控制1250150017502000225025003.43.453.53.553.63.653.7Time (s)Pressure (psi) Pressure SP1250150017502000225025003.43.453.53.553.63.653.7Time (s)Press

14、ure (psi) Pressure SP 2 ms1250150017502000225025003.43.453.53.553.63.653.7Time (s)Pressure (psi) Pressure SP 2 ms 250 s Pressure SP 2 ms 250 sXFC | eXtreme Fast Control Technology292022-1-24注射保压控制注射保压控制XFC | eXtreme Fast Control Technology302022-1-24性能提升总结性能提升总结 提高注射重复精度提高注射重复精度 提升注射剖面控制提升注射剖面控制 减少塑

15、料熔体降解减少塑料熔体降解 提高塑料提高塑料熔体熔体均匀度均匀度 减少能源损耗减少能源损耗 减少维护工作减少维护工作 减少噪音减少噪音产品重量波动范围产品重量波动范围 0.3 %每年节约成本每年节约成本: US$ 182,651XFC | eXtreme Fast Control Technology312022-1-24用户收益用户收益 提高产品质量提高产品质量 节省原材料，降低成本节省原材料，降低成本产品原来重量产品原来重量 (g) 22产品目标重量产品目标重量 (g) 20每年产品数量每年产品数量 54,568,421每年节省原材料每年节省原材料 (kg) 125,507每年节约成本每年

16、节约成本 US$ 182,651XFC | eXtreme Fast Control Technology322022-1-24XFC 应用案例应用案例: 印刷控制印刷控制 打印标记采用时间戳记录打印标记采用时间戳记录 时间戳基于系统级的高精度分布时钟时间戳基于系统级的高精度分布时钟 通过具有分布时钟的编码器模块，可准确通过具有分布时钟的编码器模块，可准确识别印刷标记的精确位置识别印刷标记的精确位置 无需硬件连线，如编码器输入锁存无需硬件连线，如编码器输入锁存 控制系统可获取所有相关信息控制系统可获取所有相关信息XFC | eXtreme Fast Control Technology3320

17、22-1-24XFC 应用案例应用案例: 涂胶控制涂胶控制 精确定位精确定位 + 精确点滴控制精确点滴控制 涂胶定时精度可达纳秒级涂胶定时精度可达纳秒级 过电压特性可安全快速的打开喷嘴过电压特性可安全快速的打开喷嘴 可通过反向可通过反向 24VDC 迅速关闭迅速关闭XFC | eXtreme Fast Control Technology342022-1-24XFC 应用案例应用案例: 线性轨迹控制线性轨迹控制 传统方式传统方式: 使用经过参数化的特殊硬件使用经过参数化的特殊硬件 XFC 方式方式: 使用分布时钟和时间戳的使用分布时钟和时间戳的 I/O，EtherCAT 和和 IPC 灵活的软

18、件替代固定功能的特殊硬件灵活的软件替代固定功能的特殊硬件 输入和输出可分布式安装输入和输出可分布式安装 系统级的开关时间重复精度系统级的开关时间重复精度 1 sXFC | eXtreme Fast Control Technology352022-1-24XFC 应用案例应用案例: 物流控制物流控制 物料搬运物料搬运 + 分拣分拣 极短的响应时间和精准的开关点提升系统极短的响应时间和精准的开关点提升系统性能性能 XFC: 可缩小物料之间的距离可缩小物料之间的距离 提升吞吐量提升吞吐量 降低成本降低成本 EtherCAT 灵活的拓扑结构非常适合物流灵活的拓扑结构非常适合物流分布式控制系统分布式控

19、制系统 支持总线冗余支持总线冗余XFC | eXtreme Fast Control Technology362022-1-24XFC 应用案例应用案例: 电子凸轮电子凸轮 使用使用 Beckhoff 标准组件实现每分钟标准组件实现每分钟2,000 次冲压次冲压 分辨率：分辨率：1 所有数据、参数、控制程序等均位于中央所有数据、参数、控制程序等均位于中央控制单元控制单元 如此易于管理和存档如此易于管理和存档 伺服驱动器、位置编码器和启动器通过总伺服驱动器、位置编码器和启动器通过总线电缆相连线电缆相连 通过分布时钟精准控制执行器通过分布时钟精准控制执行器XFC | eXtreme Fast Control Technology372022-1-24XFC 总结总结XFC 提供提供: 极快的响应时间极快的响应时间 精准的事件响应精准的事件响应 高分辨率的信号高分辨率的信号XFC 好处：好处： 提高精度提高精度 节省原料节省原料 无需特殊控制器无需特殊控制器XFC 可提升企业的竞争力可提升企业的竞争力!XFC | eXtreme Fast Control Technology382022-1-24XFC | 极速控制技术极速控制技术