倍福的控制與測量技術為 ADS（Automated Design Corporation）公司的現代化沖擊試驗機帶來了諸多優勢。例如，在運動鞋減震性能的動態測試中，使用倍福提供的標準組件，系統可獲得精確的測量結果，且每臺設備的硬件成本降低了 4000 美元左右。

　　ADC 公司重新設計后的沖擊試驗機很好地展示了工業自動化如何賦能傳統的測量技術。“與我們大多數系統一樣，這個沖擊試驗系統的設計更傾向于工業化，而不再是傳統的，分開的臺式實驗室設備的樣式，并且具有更廣泛的數據采集（DAQ）功能。”ADC 公司副總裁兼首席開發人員 Thomas Bitsky 說道。該公司由 Thomas Bitsky 的父母于 1986 年創立，總部位于伊利諾伊州羅密歐維爾市，如今為很多知名的體育用品生產商提供測試研發系統。

　　CX5130 嵌入式控制器（左）和 ELM3502 測量端子模塊（右側為金屬模塊）節省了實驗室環境下緊湊型試驗機控制柜內空間

　　ADC 公司的沖擊試驗機在升級時需要考慮多種需求，包括精確的運動控制、實時的現場總線通信和極短的循環時間，以及最直觀的 HMI 界面。此外，ADC 還希望設計方案能夠消除傳統測量和控制技術之間的界限。在 Thomas Bitsky 看來，數據采集行業長期以來一直處于“各自為政”的狀態。過去，ADC 為了確保測量的質量，只能使用某個特定供應商的組件。但是，如果使用基于 LabVIEW™ 軟件的傳統 DAQ 控制器，自動測試則需要一臺單獨的 PLC。Thomas Bitsky 解釋道：“這種情況會導致成本增加，通信速度變慢，同時布線將變得更加復雜。”然而運動控制和數據采集必須精確同步，才能獲得準確、可重復的測試結果。如果使用分開式的解決方案，實現精確測量將變得非常困難。為了最大限度地減少接口處損失，ADC 決定將測量技術部署在靈活且開放的倍福平臺上。

　　標準 I/O 系統中的高端測量技術

　　EtherCAT 優點眾多，但對 ADC 來說，最重要的是它的速度和帶寬優勢。具有超采樣功能的 ELM 系列 EtherCAT 測量端子模塊可以用于沖擊測試期間的模擬量數據采集。模塊的超采樣功能可在每個控制周期內實現數據的多次讀取，從而提高信號的時間分辨率和精度。這使得 ADC 能夠使用倍福 COTS（現貨）的標準測量端子模塊，而不是昂貴的專用硬件。ELM3502 高端測量端子模塊采用堅固耐用的金屬外殼，具有雙通道測量功能，可無縫集成到倍福的 I/O 系統當中。模塊的采樣速率高達 20 ksps，可滿足 ADC 公司大部分高端的測量任務。另外，ELM 系列中還有采樣速率高達 50 ksps 的端子模塊可供選擇。

　　倍福的高集成且可擴展的自動化平臺的另一個優勢是可以提供各種高度緊湊的伺服和步進電機組件（這里是一個 AM8121 伺服電機）

　　我們之前使用過倍福的其它測量端子模塊產品，尤其是適用于工業應用的 EL3356 模擬量輸入端子模塊。但我們測試測量領域的客戶需要達到千赫茲級別的采樣率，這在過去只能由傳統的數據采集供應商實現。ELM 端子模塊不僅能提供所需的高采樣速率，還能通過 EtherCAT 與控制器精確同步。試驗機目前的測試周期非常快。一次掃描即可獲取所有運動相關的數據和負載的數據，我們的測量精度和可重復性看起來與傳統的機架式測量控制器不相上下，甚至更好。”

　　——  ADC 公司副總裁兼首席開發人員

　　Thomas Bitsky

　　可擴展的標準組件

　　據 Thomas Bitsky 介紹，TwinCAT 3 的通用開發環境簡化了程序開發過程。該控制軟件還可以輕松集成 LabVIEWTM 和其它第三方軟件。TwinCAT 讓工程師們能夠選擇他們最熟悉的或最適合自己項目的編程語言，包括面向對象的 IEC61131-3 標準語言和高級語言、功能塊和 Microsoft Visual Studio® 中標準的計算機科學語言。“TwinCAT 幫助我們節省了大量編程時間。”Bitsky 解釋道。

　　在控制方面，ADC 采用了倍福的 CX5130 嵌入式控制器。這種適合 DIN 導軌安裝的無風扇型嵌入式控制器不僅節省了設備空間，還為測試系統中的數據采集和運動控制提供了充足的計算能力。倍福嵌入式控制器具有高可擴展性，使得 ADC 可根據需要選擇更高性能的型號。

　　EtherCAT 通信可確保載荷與測量位置之間的精確同步，保證測試數據的完整性

　　再者，倍福的緊湊型驅動技術非常適合用于體育用品生產商的測試系統，這些系統通常是在安裝空間十分有限的實驗室環境中。EL7211 伺服端子模塊（用于驅動 AM8100 伺服電機）和 EL7041 步進電機端子模塊以體積精巧的 I/O 模塊形式提供高性能驅動技術，可與 EL5101 編碼器接口端子模塊一并安裝在控制柜中。

　　“我們還可以使用第三方電機和驅動器，如果它們是基于 EtherCAT 協議的，集成起來也非常簡單。我們可以使用 TwinCAT 運動控制的功能庫來控制這些第三方設備。我們的大部分應用需要簡單的點對點運動。我們對材料施加規定的沖擊載荷，然后讀取測量位置，這需要稱重傳感器輸入和運動控制器之間做到精確同步。如果載荷過大，測試將無法進行。”

　　——  Thomas Bitsky

　　“舊的機架式測量控制器不支持這種功能。”他補充道。“但 EtherCAT 分布式時鐘可確保載荷與測量位置的精確同步。因此，憑借倍福的自動化新技術，我們能夠實現其它技術無法比擬的功能。”

　　節省時間和成本

　　現代化的沖擊試驗機符合 ASTM F1976 和 F1614 標準，用于測試運動鞋減震鞋墊吸收沖擊力的能力。在采用了標準的自動化組件后，包括高端測量 I/O 模塊，每臺設備可節省約 4000 美元的成本。倍福提供的解決方案還節省了布線、裝配和編程時間。每當 ADC 需要幫助時，倍福的團隊都會立即響應，提供高效、可靠的全天候技術支持。

　　由于 ADC 在測試和自動化領域具有獨特的市場地位，因此知識產權的保護對其有這非常重要的意義。TwinCAT 在這方面提供了額外的價值產出，倍福的應用工程師 Dave Zimbrich 說道：“我們提供的 OEM 證書，使得 ADC 能夠對其代碼進行加密并通過密碼加以保護。這意味著無論他們的試驗機將來被用在何處，代碼都是安全的。

　　關于德國倍福

　　倍福（Beckhoff）是一家專注于自動化新技術的德資企業，創立于 1980 年，總部位于德國威爾市。作為全球自動化技術的驅動者，倍福定義了自動化領域的許多標準，是國際標準的制定者和推動者。公司所生產的工業 PC、現場總線模塊、驅動產品和 TwinCAT 自動化軟件構成了一套完整的、相互兼容的控制系統，可為各個工控領域提供開放式自動化系統和完整的解決方案。經過 40 年的發展和努力，倍福已在世界各地設立 30 多家分支機構，加上全球的合作伙伴，業務遍及 70 多個國家和地區。

　　倍福于 1997 年進入中國市場，中國區總部落戶于上海市北高新產業園區，現有員工 300 人，辦事處遍及國內 30 座大中城市。創新產品和解決方案廣泛應用于風力發電、半導體、光伏太陽能、電子制造、金屬加工、包裝機械、印刷機械、塑料加工、輪胎加工、木材加工、玻璃機械、物流輸送以及樓宇自動化等眾多領域。

　　公司傾力推廣的 EtherCAT 實時工業以太網于 2014 年成為中國國家推薦性標準，并已入編工信部的《國家智能制造標準體系建設指南》。作為一家技術驅動型公司，倍福一直注重在技術上尋求突破創新，在業內享有“創新引擎”的美譽。倍福基于 PC 的控制技術具有良好的開放性，它支持所有主流的工業通信協議，將 IT 技術、互聯網和自動化技術完美融合在一起，為實現工業 4.0 和智能制造奠定了堅實的技術基礎。

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