如何优化工业电机通信，第3部分，智能制造

运动交流见解

• 使用工业以太网协议的电机驱动通信有助于实现智能制造。
• 在2023年8月4日之前，通过控制工程网站查看有关优化电机驱动通信的存档网络广播;请看下面的链接。

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智能制造架构要求所使用的技术之间的电机和驱动器之间进行更智能的通信。了解ODVA、PI北美和EtherCAT技术集团如何帮助电机驱动通信成为智能制造中更智能的一部分。

PI北美执行董事Michael Bowne, EtherCAT技术集团北美代表Bob Trask和ODVA分布式运动和时间同步SIG成员Paul Brooks解释了工程师如何优化工业电机通信，以及工程师如何在安全的情况下提高操作。为清晰起见，本文经过了编辑。

ODVA:与企业网络相同的交换机、质量、TCP/IP堆栈

保罗·布鲁克斯:首先，大多数控制网络市场大多数控制市场是高度分割的，有很多不同的产品。来自ODVA的EtherNet/IP使用独立的未修改的以太网。EtherNet/IP通过与您在企业网络中使用的相同功能的交换机运行，与您通常在企业网络中使用的相同类型的服务质量。相同的布线，用于企业网络的相同接口，以及相同的TCP/IP堆栈。

在现代交换机和模型三层交换机出现之前，根IP存在挑战。现在，我们看到致力于IP网络的巨大好处，特别是在信息技术/运营技术(IT/OT)融合方面，这是真正使工业和工业物联网(IIoT)成为可能的原因。

我们的市场非常多样化，但在座的三家巨头都有独特的方法来解决这个问题。这就是差异化和创新的来源。

智能制造的电机驱动通信

电机驱动通信如何促进智能制造?在许多方面，它的机器对智能制造做出了贡献，而不是电机驱动组合。虽然电机驱动组合使机器成为可能，但真正的机器才是智能制造的核心。在智能制造中，有模块化机器的自组织生产，其中一台机器可能具有多种不同的功能，并可以放置在生产单元的多个不同位置。机器会计算出它在哪里，并从哪里了解它需要做的食谱。打火机工厂(工人更少)是所有制造商为保证劳动力安全而努力的方向(特别是在工人更少的情况下)。

最简单的方法是降低整体生产成本，这是自动化行业的一个关键目标。另一个目标是对消费者需求做出反应，即根据市场需求量身定制产品的批量大小。我们在汽车行业已经这么做很多年了。

智能制造趋势，数字双胞胎

批量大小为1开始进入消费品包装行业，特别是受到增材制造、3D打印等技术的推动。智能制造的另一个巨大好处是，能够在广泛的组件和设备中对生产的不同方面进行基准测试，以识别和理解最薄弱和最强的环节，重新应用最佳实践，将薄弱环节提高到平均水平，并发现和改进下一个薄弱环节。

在智能制造中，数字双胞胎预测了我们所期望的操作。数字双胞胎为工程带来了新的学科。数据科学家是识别数据异常的理想人选;从这些数据异常中，数据科学家与主题专家合作，将这些异常转化为正常运行，更好的报告，更好的系统监控和更好的系统监控。远程工作人员可以将专业知识带到机器上，而不必将专业知识从它碰巧所在的地方重新安置。这些都是智能制造的高级能力。

电机驱动通信接口的发展有助于提高生产率、安全性和可持续性。它有助于更有效地运行电机，以降低生产的能源成本。它有助于确定电机故障的原因。

了解电机何时会出现故障，可以降低停机成本，并有助于降低计划外停机(最糟糕的停机类型)的风险。先进的诊断在维护人员干预系统之前为他们提供了更多的信息，从而减少了干预时间，这有助于提高工作效率和操作效率。可持续性的核心是提高生产率，因为这将降低制造过程对环境和世界的总体成本。

智能制造，更容易驱动配置

Michael Bowne:当我们想到智能时，我们也指的是易用性。这意味着让人们更容易完成这些工作，腾出时间进行分析，进行预测维护和做那些事情，而不是只进行优化。

工具调用接口是Profinet的一个特性，类似于Profidrive的整个想法，即尽可能地设置驱动器以使它们运行。

工具调用接口将来自驱动器供应商的调试工具直接集成到PLC(例如，IBC或控制网络的任何设备)的工程中。因此，最终用户可以将熟悉的工程工具界面应用于PLC，并可以直接在PLC设置中访问来自供应商调试工具的所有功能。

这使得驱动器更容易设置，并且容易将所有配置数据存储在一个地方(在PLC项目中)，并且不需要在调试工具和PLC项目之间来回切换。这是通过标准化的应用程序接口(api)处理的。许多具有调试工具的驱动器供应商制造商已经编写了与此API匹配的代码，因此他们的工具可以用于PLC项目。

边缘计算分析使用OPC UA, Profidrive

聪明的做法是让驱动器易于运行。信息模型有帮助，尤其是OPC UA配套规范。OPC UA正在将Profidrive这样的应用程序配置文件更进一步。如前所述，Profidrive正在以一种方式标准化所有参数，以便它们在驱动器、电机和控制器之间发送时看起来总是相同的。一旦工厂运行良好，我们如何分析它，而不花大量的时间准备和消毒数据以进行有用的分析呢?

这就是OPC UA发挥重要作用的地方，它提供了强大的信息模型，使之尽可能简单。随着IT/OT的融合，我们正在做边缘的事情，使用边缘计算，并希望从驱动器中获取数据。proidrive的配套规范将驱动参数直接映射到OPC UA信息模型中。对于没有大规模IT/OT融合的小型制造商来说，他们仍然需要在同一条线路上共存多个协议，或者他们可能需要做一些基本的分析。同样，OPC UA在这里发挥了非常好的作用。

你不需要一个增强的边缘计算机，也许只是像许多公司销售的IT/OT网关那样的东西。同样，原则是一样的。从Profinet端获取数据，并将其映射到OPC UA信息模型。真正好的是这些信息模型是机器可读的，它们是自描述的，它们很容易获得所有良好的语义和元数据，这有助于方便地设置并为高级应用程序提供丰富的数据，无论是在托管应用程序中还是在云环境中。OPC UA是一种将数据从车间移动到顶层的好方法。

电机参数自组织检测

查斯克:鲍勃显然，事情正朝着自组织检测电机参数，灵活的拓扑，同时不牺牲性能的方向发展。同样受欢迎的是集成电机驱动器，将驱动器和电机放在一个包中，甚至通过一根电缆供电和通信。现在，还有这种有趣的自动定制，OPC UA帮助机器检测旁边的部件，所需的数据，如整体设备效率和通常的线速度。这是一项正在进行中的工作。

当设置驱动器或电机和驱动器时，我们希望能够发现它。你不可能总能检测到它或它的机械参数，比如它是否有滑梯、齿轮或滑轮。通常你只需要输入一些东西，比如当我把马达转一圈时，这就是它的意思，最终是线性或旋转的。通常手动输入就是这样，因为其他的东西都是可以检测到的。与电机和驱动器供应商保持一致的接口是很重要的，这样如果你从供应商a和供应商B获得驱动器，你就不必重新学习所有东西。对于正在设置的进程，拥有相同的诊断信息是非常重要的，因此单一而灵活的拓扑结构也很重要。

拥有各种各样的供应商表明协议的开放程度及其实现的便捷性。如果非常困难，就不会有很多供应商。合规程度如何?我们谈论的是智能工厂，但我必须能够在不花费大量精力和成本的情况下安装设备并使其工作。

也看到了……

第1部分:如何优化工业电机通信，介绍，数据类型

第二部分:如何优化工业电机通信，策略

第四部分:如何优化工业电机通信，网络安全

编辑克里斯Vavra， CFE媒体与技术网络编辑，cvavra@cfemedia.com,马克·霍斯克，内容经理，控制工程，mhoske@cfemedia.com．

关键词:电机驱动通信，EtherCAT, Profinet, EtherNet/IP

在线

//www.globalelove.com/webcasts/how-to-optimize-industrial-motor-communications/

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