編者按：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)開始了根本性變革，各工業(yè)發(fā)達(dá)國家投入巨資，對現(xiàn)代制造技術(shù)進(jìn)行研究開發(fā)，提出了全新的制造模式。數(shù)字控制技術(shù)是現(xiàn)代制造系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，它集微電子、計(jì)算機(jī)、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術(shù)于一體，具有高精度、高效率等特點(diǎn)，對實(shí)現(xiàn)制造過程的智能化、集成化和自動化起著舉足輕重的作用。下面謹(jǐn)就目前領(lǐng)先的高性能開放式數(shù)字運(yùn)動控制技術(shù)SynqNet在平板顯示器制造設(shè)備中的應(yīng)用做簡要介紹，供國內(nèi)設(shè)計(jì)及技術(shù)人員參考。
由于平面電視消費(fèi)需求日益高漲，平板顯示器的生產(chǎn)，已經(jīng)由電腦外圍設(shè)備的一小部分，發(fā)展成為在全球高科技浪潮中占據(jù)中心地位的一個(gè)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)，制造商正在斥資數(shù)百億美元擴(kuò)大生產(chǎn)能力。通常，亞洲高科技公司扮演著其他國家創(chuàng)新產(chǎn)品的低成本生產(chǎn)商的角色，而平板顯示器產(chǎn)業(yè)的情況則大不相同，亞洲生產(chǎn)商掌握著有利可圖的技術(shù)和產(chǎn)品開發(fā)領(lǐng)域，像晶片生產(chǎn)商那樣影響著電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。臺灣、韓國和日本等地的平板顯示器生產(chǎn)商已經(jīng)在市場上取得了優(yōu)勢。
平板顯示器行業(yè)專用大面積精密直線電機(jī)臺架
用戶概況及項(xiàng)目要求
Soonhan 工程公司是一家致力于發(fā)展線性電機(jī)和以PC為基礎(chǔ)的運(yùn)動控制機(jī)械的韓國公司，在半導(dǎo)體、FPD工業(yè)及電子工業(yè)領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，現(xiàn)已開發(fā)出了逾500種相關(guān)產(chǎn)品。Soonhan為其頂級的平板顯示器 （FPD）制造商客戶提供先進(jìn)的行業(yè)專用精密大面積直線電機(jī)臺架。相比舊有的旋轉(zhuǎn)設(shè)備，Soonhan的線性電機(jī)平臺在精度上有了很大的提高。為了滿足 FPD 制造商提高技術(shù)質(zhì)量以及降低成本的競爭要求，Soonhan 工程公司著手設(shè)計(jì)下一代平板顯示器制造用大面積直線電機(jī)臺架。
大面積直線電機(jī)臺架項(xiàng)目設(shè)計(jì)需要考慮以下幾個(gè)制約因素：
? 由于平板顯示器尺寸不斷加大，其控制裝置等相關(guān)電纜線的長度也相應(yīng)增加，如何減少配線數(shù)量成為降低成本的關(guān)鍵；
? 如何在電氣噪聲環(huán)境中確保設(shè)備可靠性，對系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，并快速解決問題；
? 如何使接線故障造成的危害降低到最小，以保證系統(tǒng)安全并提高效率。
項(xiàng)目設(shè)計(jì)及實(shí)施
Soonhan 公司的大面積直線電機(jī)臺架專為圖形檢測而設(shè)計(jì)，具有非常大的工作空間包絡(luò)和高水平運(yùn)動準(zhǔn)確度。考慮到其緊性能技術(shù)規(guī)格和設(shè)備的總尺寸，Soonhan 選擇了MEI SynqNet為其產(chǎn)品運(yùn)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最佳解決方案。
根據(jù)項(xiàng)目實(shí)施情況，SynqNet 全數(shù)字運(yùn)動控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對大面積直線電機(jī)臺架的高速、高精和高效運(yùn)動控制。SynqNet基于網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了中央運(yùn)動控制，適用于多軸運(yùn)動。其實(shí)時(shí)參數(shù)自動設(shè)定、遠(yuǎn)程故障診斷、智能化的“自修復(fù)”故障處理及用戶界面功能，使控制系統(tǒng)的性能大大提高，從而達(dá)到最佳控制的目的。
大幅度減少配線量
成本是平板顯示市場競爭中越來越重要的因素。由于平板顯示器制造設(shè)備的尺寸增加，從控制裝置到驅(qū)動裝置、輸入/輸出以及其它裝置的電纜長度也相應(yīng)增加。為節(jié)約材料成本并減少人工需求，降低配線量成為平板顯示器行業(yè)面對的重要問題。
大量的模擬配線線束是非常昂貴的，并容易產(chǎn)生制造錯(cuò)誤，從而導(dǎo)致現(xiàn)場故障。運(yùn)動控制系統(tǒng)安裝所引起的大多數(shù)問題均是由配線和接線造成的，因此減少配線量不僅可以節(jié)約成本，還能夠提高系統(tǒng)可靠性。
電氣隔離性能
運(yùn)動控制系統(tǒng)導(dǎo)致的問題通常也與電氣噪聲和物理接線有關(guān)。MEI全數(shù)字SynqNet運(yùn)動網(wǎng)絡(luò)在運(yùn)動控制器、驅(qū)動裝置以及輸入/輸出模塊之間僅布設(shè)一根電纜，從而解決了此類問題。與采用其他數(shù)字網(wǎng)絡(luò)或模擬運(yùn)動控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的設(shè)備相比，采用 SynqNet 進(jìn)行設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，不僅降低了成本、簡化了制造、同時(shí)還提高了可靠性。
來自機(jī)器中其他組件的接地傳導(dǎo)噪聲也會對運(yùn)動控制系統(tǒng)造成負(fù)面影響，使
總線信號與電源線接地噪聲電流相隔離。傳統(tǒng)的模擬量系統(tǒng)，特別是高分辨率系統(tǒng)，很容易受到電子噪聲的干擾。MEI SynqNet 采用 IEEE 802.3 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制造，利用網(wǎng)絡(luò)固有的低配線量及全數(shù)字本質(zhì)，可大大降低電氣噪聲所引起的抖動。此外，SynqNet采用符合IEEE 802.3 標(biāo)準(zhǔn)的耐用型隔離特性、采用變電器或光電耦合器的直流電纜隔離，可防止各組件之間出現(xiàn)噪聲誘導(dǎo)型接地回路和電壓差動。即便是在大多數(shù)電氣噪聲環(huán)境中，該網(wǎng)絡(luò)的高度電氣隔離性能也可確保設(shè)備可靠工作。
遠(yuǎn)程故障診斷和“自修復(fù)”容錯(cuò)功能
SynqNet 具有高度的遠(yuǎn)程故障診斷能力，可以很容易查找到該系統(tǒng)中存在故障的電纜或接線，利用實(shí)時(shí)節(jié)點(diǎn)信息的可靠性，可實(shí)現(xiàn)預(yù)測性維修保養(yǎng)、遠(yuǎn)程故障診斷以及維修。SynqNet在環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的“自修復(fù)”容錯(cuò)功能，使該系統(tǒng)在連接錯(cuò)誤或系統(tǒng)任一處節(jié)點(diǎn)完全斷線的情況下，能夠進(jìn)入一個(gè)受控的安全狀態(tài)。這是目前現(xiàn)有的其它運(yùn)動網(wǎng)絡(luò)都不能提供的安全和可靠性能。由于該伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)的上述諸多特性，使得該輔助系統(tǒng)能夠提供最高的安全系數(shù)。
“自修復(fù)”容錯(cuò)是指在發(fā)生實(shí)際斷線、連接松動或發(fā)生整個(gè)節(jié)點(diǎn)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)故障情況下繼續(xù)保持運(yùn)行的能力。 SynqNet 是第一個(gè)可以在上述情況下連續(xù)工作的全數(shù)字式運(yùn)動網(wǎng)絡(luò)。 “自修復(fù)”容錯(cuò)特性對于提高任何運(yùn)動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用的安全性和可靠性來說都是十分關(guān)鍵的，而在冗余性對于成本節(jié)約和/或安全性至關(guān)重要的高價(jià)值和醫(yī)療應(yīng)用中尤其如此。
在具有“自修復(fù)”容錯(cuò)功能的系統(tǒng)中，如果五個(gè)節(jié)點(diǎn)中有兩個(gè)出現(xiàn)故障，則 SynqNet 仍然能夠控制其余的三個(gè)節(jié)點(diǎn)，將應(yīng)用做出標(biāo)記，然后執(zhí)行備用運(yùn)動參數(shù)。 閉環(huán)可以確保在整個(gè)環(huán)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)總有一個(gè)冗余的數(shù)據(jù)通路。SynqNet 可以將這個(gè)冗余通路用作輔助數(shù)據(jù)通道。
用戶反饋
綜上所述， MEI SynqNet運(yùn)動控制系統(tǒng)以其先進(jìn)的性能滿足了FPD 制造設(shè)備的要求，其應(yīng)用縮短了項(xiàng)目設(shè)計(jì)周期、改進(jìn)了產(chǎn)品性能、提高了系統(tǒng)的可靠性、降低了制造成本。在平板顯示器制造設(shè)備尺寸不斷增加的今天，MEI SynqNet的控制系統(tǒng)在可保證設(shè)備可靠性、安全性的同時(shí)減少配線成本，為 FPD 制造商贏得競爭優(yōu)勢。
Soonhan 公司對 MEI SynqNet運(yùn)動控制系統(tǒng)做出了高度的評價(jià)：“采用 SynqNet 進(jìn)行設(shè)計(jì)的直線電機(jī)臺架系統(tǒng)，具有構(gòu)建簡單、故障排查便捷的特點(diǎn)，并且與采用其它網(wǎng)絡(luò)協(xié)議或傳統(tǒng)型運(yùn)動控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的臺架相比，該臺架系統(tǒng)具有眾多的成本降低區(qū)域。SynqNet 直線電機(jī)臺架在設(shè)計(jì)上能夠滿足下一代（第 6 代和第 7 代）平板顯示器制造設(shè)備的要求。”
目前， SynqNet技術(shù)正在韓國和太平洋沿岸地區(qū)得到令人矚目的應(yīng)用，包括新一代薄膜工藝液晶顯示器（TFT-LCD）設(shè)備、PDP 制造以及 300 毫米晶片加工。
關(guān)于 Motion Engineering Inc (MEI)
MEI 成立于1987年，現(xiàn)為 Danaher Motion 集團(tuán)的下屬分公司，主要為廣大半導(dǎo)體、電子裝配、機(jī)器人及醫(yī)療市場的高價(jià)值資本設(shè)備制造商設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、推廣并銷售高性能網(wǎng)絡(luò)運(yùn)動控制解決方案。MEI 的 SynqNet 運(yùn)動平臺與先進(jìn)工具和工程相關(guān)服務(wù)相結(jié)合，能夠使原始設(shè)備制造商以更快的速度制造更好設(shè)備。
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