在2020-2021年，作為自動(dòng)化領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者，貝加萊持續(xù)創(chuàng)新的產(chǎn)品與技術(shù)，也代表著自動(dòng)化行業(yè)整體的快速發(fā)展。技術(shù)必然服務(wù)于產(chǎn)業(yè)需求，每一項(xiàng)貝加萊的產(chǎn)品與技術(shù)背后都是來(lái)自全球范圍的頂級(jí)的機(jī)械制造商、制造業(yè)的終端用戶的需求。
機(jī)器與產(chǎn)線自動(dòng)化越來(lái)越多的從控制向計(jì)算發(fā)展，這就要求更高的控制器能力，這包括很多方面：
●更為嚴(yán)苛的控制任務(wù)，微秒級(jí)的任務(wù)實(shí)現(xiàn)高精度控制，及時(shí)反饋并在線調(diào)整
●更為復(fù)雜的計(jì)算需求，包括智能算法、圖像圖形、AR/VR等處理
●通信能力，實(shí)時(shí)通信及與上位系統(tǒng)、數(shù)字化設(shè)計(jì)軟件的交互
全新控制器-增強(qiáng)處理能力與通信
傳統(tǒng)上，貝加萊控制器即支持智能算法設(shè)計(jì)、通信、運(yùn)動(dòng)控制等的集成，而為了增強(qiáng)智能制造、IIoT所面臨的更為復(fù)雜的任務(wù)需求，增強(qiáng)了多個(gè)方面的能力：
采用了Intel Apollo Lake新一代處理器，加強(qiáng)了數(shù)據(jù)計(jì)算與圖形處理能力；這樣，控制器就可以處理像視覺(jué)、復(fù)雜的浮點(diǎn)運(yùn)算、圖像任務(wù)更容易一些。
支持OPC UA Pub/Sub機(jī)制，相對(duì)于傳統(tǒng)的Client/Server機(jī)制所需的反復(fù)握手機(jī)制來(lái)說(shuō)，Pub/Sub更能節(jié)省帶寬資源，實(shí)現(xiàn)1對(duì)多的信息交互，可以實(shí)現(xiàn)高效的M2M信息傳輸。
OPC UA over TSN的總線控制器模塊：TSN提供了針對(duì)IIoT的應(yīng)用數(shù)據(jù)傳輸能力，將大帶寬與低延時(shí)、低抖動(dòng)的周期性數(shù)據(jù)在同一網(wǎng)絡(luò)傳輸，針對(duì)邊緣計(jì)算應(yīng)用而言，提升了響應(yīng)能力。
圖1-X20系列控制器新增超強(qiáng)控制器產(chǎn)品
圖1就是最新款采用Intel Atom Apollo Lake的X20系列PLC，并已集成TSN接口，是目前市面上較早發(fā)布的該通信標(biāo)準(zhǔn)的控制器。該款控制器可以實(shí)現(xiàn)更高的圖像處理與浮點(diǎn)計(jì)算任務(wù)，并可獲得大容量存儲(chǔ)能力。X20還有緊湊型CPU，也提供了更高的存儲(chǔ)容量。
圖2-采用Hypervisor的工業(yè)PC
Hypervisor技術(shù)-通過(guò)在多核Intel架構(gòu)處理器上集成RTOS（實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)）與GPOS（通用目的操作系統(tǒng)），將Windows/Linux的計(jì)算、圖像處理等能力與RTOS的實(shí)時(shí)任務(wù)得以融合，并能夠無(wú)縫構(gòu)建一個(gè)邊緣智能架構(gòu)。
這能為機(jī)器學(xué)習(xí)、邊緣計(jì)算、HMI顯示任務(wù)中，非常高效流暢的任務(wù)處理。
傳統(tǒng)上，機(jī)器視覺(jué)是一個(gè)獨(dú)立行業(yè)，往往與控制廠商分屬兩個(gè)不同的領(lǐng)域，盡管也有基于總線的連接，但是，畢竟在集成性、同步性上還是出現(xiàn)一些“縫隙”。
貝加萊，是做自動(dòng)化的廠商，當(dāng)越來(lái)越多的用戶提出視覺(jué)更多的要求，以及面臨的一些挑戰(zhàn)，貝加萊決定以自己自動(dòng)化廠商的優(yōu)勢(shì)來(lái)做視覺(jué)，這主要表現(xiàn)在如圖3所示的幾個(gè)方面顯著的不同：
圖3-集成機(jī)器視覺(jué)
●網(wǎng)絡(luò)集成，在POWERlink網(wǎng)絡(luò)下，視覺(jué)與運(yùn)動(dòng)控制可以達(dá)到100μS的同步性；
●工具集成，Automation Studo下，PLC的邏輯、Motion，視覺(jué)可以在一個(gè)程序架構(gòu)下無(wú)縫耦合；
●系統(tǒng)集成，這個(gè)視覺(jué)光源、相機(jī)、鏡頭都是一體的。
圖4-帶有多種濾波器的鏡頭與相機(jī)集成
圖4所示貝加萊機(jī)器視覺(jué)增加可選的偏振光片、擴(kuò)散濾光片，在鏡頭上增加了為高精度測(cè)量所需的背光準(zhǔn)直膜技術(shù)，并提供了多種光源的對(duì)比照明、UV光可以捕捉視力范圍外的信息，凡此種種，都為更為完美的機(jī)器視覺(jué)場(chǎng)景而設(shè)計(jì)。
貝加萊一直走在工業(yè)通信的前沿，最早的控制器即集成CAN通信，并于2001年推出POWERlink實(shí)時(shí)以太網(wǎng)。在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)IIoT、智能制造的發(fā)展中，通信網(wǎng)絡(luò)與規(guī)范是基礎(chǔ)的設(shè)施建設(shè)，為滿足異構(gòu)系統(tǒng)的語(yǔ)義互操作，以及在多種需求的數(shù)據(jù)傳輸中的問(wèn)題，貝加萊作為OPC UA over TSN的先鋒力量，與全球產(chǎn)業(yè)共同推進(jìn)OPC UA與TSN標(biāo)準(zhǔn)的成熟，并集成于自身產(chǎn)品。
OPC UA Pub/Sub機(jī)制
OPC UA Pub/Sub機(jī)制為了解決M2M傳輸效率，通過(guò)訂閱/發(fā)布機(jī)制，它相較于C/S機(jī)制更高的分發(fā)效率，目前在貝加萊的Automation Studio中，已經(jīng)可以對(duì)Pub/Sub機(jī)制進(jìn)行配置并投入應(yīng)用，如圖5架構(gòu)中，由TSN交換機(jī)通過(guò)精準(zhǔn)時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)為多方提供數(shù)據(jù)流的調(diào)度。
圖5-OPC UA TSN架構(gòu)
TSN-讓通信融合
無(wú)論是在IEEE/IEC60802工作組，還是OPC基金會(huì)的FLC倡議中，貝加萊都是積極的TSN技術(shù)推進(jìn)者，自2015年成立“整形器”工作組，到今天，貝加萊已經(jīng)有可用的X20CP3687X控制器、TSN總線控制器、TSN的交換機(jī)產(chǎn)品，并可以通過(guò)第三方工具配置，在Automation Studio 4.9中，OPC UA Pub/Sub機(jī)制可以被配置，在之后的4.10版中，TSN也將可以被統(tǒng)一配置。
OPC UA over TSN-全新工業(yè)通信生態(tài)系統(tǒng)
之所以推進(jìn)OPC UA over TSN，在于貝加萊洞察智能制造與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)先機(jī)，積極參與并推進(jìn)其快速發(fā)展，這包括幾個(gè)方面：
1、開(kāi)放生態(tài)
傳統(tǒng)上，工業(yè)通信的標(biāo)準(zhǔn)通常會(huì)由廠商發(fā)起并主導(dǎo)，而對(duì)于OPC UA其信息建模能力受到了工業(yè)領(lǐng)域各個(gè)廠商的支持，OPC UA基金會(huì)屬于中立組織。對(duì)于TSN，同樣由IEEE的標(biāo)準(zhǔn)工作組，繼承了已有在音視頻橋、汽車(chē)領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，并由來(lái)自不同的IT與自動(dòng)化廠商共同發(fā)起并推動(dòng)。
因此，OPC UA 與TSN的開(kāi)放性生態(tài)更符合未來(lái)以集成為核心特征的智能制造和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的需求，貝加萊將OPC UA over TSN融合并基于此開(kāi)發(fā)通信產(chǎn)品與技術(shù)應(yīng)用。
2、邊緣智能的必然需求
從技術(shù)上來(lái)說(shuō)，要降低在整體的集成，如果沒(méi)有統(tǒng)一的互操作規(guī)范，那么，這個(gè)系統(tǒng)配置、診斷、交互所需的工程量也將是巨大的，相對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)總線早期解決接線、查線的工程量，今天，軟件的工程量也是驚人的，因此，OPC UA扮演了一個(gè)降低工程量的作用，通過(guò)統(tǒng)一的語(yǔ)義規(guī)范和信息建模，OPC UA將了集成的成本。而TSN則將繼續(xù)發(fā)揮總線的“效率與精度”的優(yōu)勢(shì)，如果邊緣智能能夠?qū)崿F(xiàn)在異構(gòu)數(shù)據(jù)、多業(yè)務(wù)流的高效調(diào)度，邊緣智能的優(yōu)化結(jié)果可以快速的響應(yīng)給控制系統(tǒng)，同樣能夠獲得效率的提升，尤其對(duì)于數(shù)字孿生系統(tǒng)、邊緣調(diào)度與策略類應(yīng)用場(chǎng)景。
圖6-OPC UA over TSN架構(gòu)連接工廠
貝加萊一直走在工業(yè)通信的前沿，最早的控制器即集成CAN通信，并于2001年推出POWERlink實(shí)時(shí)以太網(wǎng)。在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)IIoT、智能制造的發(fā)展中，通信網(wǎng)絡(luò)與規(guī)范是基礎(chǔ)的設(shè)施建設(shè)，為滿足異構(gòu)系統(tǒng)的語(yǔ)義互操作，以及在多種需求的數(shù)據(jù)傳輸中的問(wèn)題，貝加萊作為OPC UA over TSN的先鋒力量，與全球產(chǎn)業(yè)共同推進(jìn)OPC UA與TSN標(biāo)準(zhǔn)的成熟，并集成于自身產(chǎn)品。
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)從數(shù)據(jù)到信息、信息到工業(yè)知識(shí)、以及知識(shí)用于推理判斷與決策的過(guò)程，對(duì)貝加萊而言，工業(yè)智能不僅意味著提供如前所述OPC UA over TSN規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)支持，也包括更多：
行業(yè)信息模型集成
在信息集成中，除了語(yǔ)義規(guī)范，也包括信息建模，例如：為了讓包裝設(shè)備實(shí)現(xiàn)更好的協(xié)同、交互、統(tǒng)一操作，OMAC/PackML被納入了OPC UA規(guī)范的行業(yè)信息模型，也被貝加萊在mapp中予以封裝為可快速?gòu)?fù)用的應(yīng)用模塊。在塑料工業(yè)，OPC UA垂直信息模型EUROMAP77/79/83/88。其它也包括在VDMA的機(jī)器人與自動(dòng)化系統(tǒng)之間的規(guī)約，以及Umati信息模型集成。
圖7-貝加萊支持多種OPC UA伴隨協(xié)議
mapp賦能機(jī)器數(shù)據(jù)能力
當(dāng)人們?cè)谟懻撊绾卫肐T架構(gòu)改變傳統(tǒng)自動(dòng)化架構(gòu)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)IIoT應(yīng)用場(chǎng)景的時(shí)候，貝加萊已經(jīng)為機(jī)器賦能，這些來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)用戶的需求，在原有的系統(tǒng)上不增加任何額外的硬件成本，使得機(jī)器具有了邊緣任務(wù)處理，這些集成在PLC的模塊賦予機(jī)器數(shù)據(jù)能力。
mappOEE：讓機(jī)器為系統(tǒng)提供OEE計(jì)算所需的參數(shù)；
mappEnergy：將設(shè)備的能源消耗信息提供給上位系統(tǒng)；
mappAlarm：提供報(bào)警給上位管理系統(tǒng)；
mappTweet：提供移動(dòng)信息發(fā)送，郵件與短信服務(wù)；
mappAudit：審計(jì)追蹤，用于制藥、食品行業(yè)的質(zhì)量追溯，電子簽名認(rèn)證系統(tǒng)；
mappSQL：利用標(biāo)準(zhǔn)SQL語(yǔ)句獲得對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的處理和操作能力。
……
也即，貝加萊不僅為IIoT提供了基礎(chǔ)的采集的I/O系統(tǒng)、以及將這些數(shù)據(jù)連接的OPC UA over TSN能力，以及具體的數(shù)據(jù)內(nèi)容-針對(duì)行業(yè)的信息模型，以及在邊緣側(cè)的計(jì)算能力。
圖8-IIoT關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)交互
IIoT并非僅僅在于連接，更為重要的是在于應(yīng)用，對(duì)于貝加萊而言，傳統(tǒng)已經(jīng)積累的工業(yè)APP確保了快速的控制任務(wù)開(kāi)發(fā)。采用Hypervisor的工業(yè)PC將分布式計(jì)算與實(shí)時(shí)控制任務(wù)無(wú)縫集成，進(jìn)而使得IT的計(jì)算任務(wù)與控制任務(wù)可以在同一個(gè)架構(gòu)下得以實(shí)現(xiàn)。
自2018年SuperTrak和2019年ACOPOStrak的發(fā)布，貝加萊的柔性輸送系統(tǒng)已經(jīng)在鋰電池、電子連接器、包裝后道、醫(yī)療器械、食品飲料等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
圖9-ACOPOStrak滿足靈活的生產(chǎn)需求
柔性電驅(qū)輸送系統(tǒng)對(duì)于個(gè)性化生產(chǎn)能力，非常適合于這些領(lǐng)域的多樣性產(chǎn)品生產(chǎn)，可以平衡標(biāo)準(zhǔn)化的低成本與個(gè)性化生產(chǎn)需求的交付能力之間的矛盾。
圖10-靈活的產(chǎn)線布局
在2021年1月28日，貝加萊發(fā)布了最新的ACOPOS 6D技術(shù)，它采用了更為先進(jìn)的平面磁浮技術(shù)，使得其可以提供更為大的靈活性，以及更高的精度，并更靈活的生產(chǎn)組織模式，貝加萊將整個(gè)運(yùn)動(dòng)控制從傳統(tǒng)的1D（旋轉(zhuǎn)電機(jī)）延伸到2D（SuperTrak/ACOPOStrak），再到ACOPOS 6D的6D（X,Y,Z，X軸旋轉(zhuǎn)、Y軸旋轉(zhuǎn)、Z軸旋轉(zhuǎn)），使得運(yùn)動(dòng)控制延伸到更為靈活的空間。
ACOPOS 6D將磁懸浮技術(shù)的新高度，其提供更高的非接觸潔凈環(huán)境適應(yīng)能力，以及更高的精度、更為靈活的生產(chǎn)組織和場(chǎng)景適應(yīng)力，它針對(duì)3C、醫(yī)療器械組裝、鋰電池組裝以及制藥、日化等領(lǐng)域，對(duì)潔凈環(huán)境、靈活性、精度、效率都有很高要求的場(chǎng)景。
單電纜技術(shù)
對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)用戶來(lái)說(shuō)，如何降低接線、不僅關(guān)乎成本，還關(guān)乎工程時(shí)間、監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)，基于單電纜技術(shù)的ACOPOS P3與伺服電機(jī)可以同一根電纜中傳輸編碼器、動(dòng)力電纜于一體。
圖11-單電纜ACOPOS P3伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
圖12-支持高達(dá)10萬(wàn)轉(zhuǎn)的主軸驅(qū)動(dòng)
最新的ACOPOS P3非常適用于極高速旋轉(zhuǎn)的軸，例如CNC銑床的主軸。它具有卓越的控制質(zhì)量和極快的循環(huán)時(shí)間，現(xiàn)在可用于要求較高的金屬、石材、玻璃或木材加工等高速的機(jī)床應(yīng)用，從而使這些機(jī)器的操作變得更精確、可靠。
圖13-ACOPOS P3支持穿墻安裝
同時(shí)，ACOPOS P3也提供了穿墻式安裝，在一些需要電柜封閉的場(chǎng)景中，提供更為穩(wěn)定的生產(chǎn)能力。
過(guò)穿墻式冷卻，散熱片最多可將60%的散熱量排出控制柜。因而無(wú)需使用昂貴的控制柜冷卻，控制柜更緊湊。散熱片具有IP64防護(hù)等級(jí)，符合EN 60529和UL 50 Type 12標(biāo)準(zhǔn)。安裝在散熱片中的風(fēng)扇具有IP54防護(hù)等級(jí)。
在傳統(tǒng)基于嵌入式的HMI/SCADA設(shè)計(jì)中，人們更強(qiáng)調(diào)功能的實(shí)現(xiàn)，而今天，用戶不僅要求功能，而且要更好的滿足簡(jiǎn)單、美觀的操作設(shè)計(jì)。
基于Web技術(shù)的HMI設(shè)計(jì)滿足各種直觀控件設(shè)計(jì)，而且，可以提供豐富的交互功能，如一對(duì)多的信息多層次（操作員、維護(hù)工程師、開(kāi)發(fā)工程師、工廠經(jīng)理）的數(shù)據(jù)訪問(wèn)，并可支持在多種終端上的訪問(wèn)（iOS、Windows/Linux、Andriod），這使得HMI變得更為靈活、便利。
T80系列終端、C80系列控制器、Panel PC 1200均可以實(shí)現(xiàn)Web-based HMI設(shè)計(jì),mappVIEW可以被快速的開(kāi)發(fā)。
mappVIEW不僅提供精美的HMI設(shè)計(jì)如動(dòng)畫(huà)、視頻與音頻，它還能夠提供產(chǎn)線集成中的多個(gè)人機(jī)交互，它是由OPC UA提供了隔離層設(shè)計(jì)，使得OPC UA的SoA-面向服務(wù)架構(gòu)得到發(fā)揮，多個(gè)終端訪問(wèn)數(shù)據(jù)源均可，并且可定義各自所需的數(shù)據(jù)權(quán)限，如圖14所示。
mappVIEW設(shè)計(jì)的畫(huà)面可以被各種支持Javascript、HTML5的終端訪問(wèn)，通過(guò)手機(jī)操作人員也可以訪問(wèn)機(jī)器了，包括獲得報(bào)警信息。
移動(dòng)自動(dòng)化領(lǐng)域，貝加萊的X90系列以提供高抗震性、高防護(hù)等級(jí)（IP69K）、寬工作范圍（-40-85攝氏度）、放鹽霧腐蝕等基礎(chǔ)能力，并配置符合工程機(jī)械領(lǐng)域的接口規(guī)約、通信連接CAN及SAE J1939等能力，并且滿足機(jī)器、ISO針對(duì)農(nóng)業(yè)、施工領(lǐng)域的安全通信規(guī)約。
在最新的X90系列中，全新的PC架構(gòu)，將控制與計(jì)算任務(wù)結(jié)合，采用Intel Core i7處理器，能夠在本地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的計(jì)算、HMI呈現(xiàn)能力，并可做數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，本地分析等基于Windows的任務(wù)。
圖15-X90的全新PC及HMI設(shè)計(jì)
全新的HMI-T50系列產(chǎn)品，專門(mén)為這樣的嚴(yán)苛場(chǎng)景應(yīng)用而設(shè)計(jì)，在陽(yáng)光直射下提供良好顯示，在高振動(dòng)環(huán)境工作，表面IP65背面IP67防護(hù)等級(jí)，可以在-20~70攝氏度范圍工作，這非常適合于工程、建筑、農(nóng)業(yè)這些在野外作業(yè)場(chǎng)景的設(shè)備，如圖15所示。
