MX 系統：致力於打造無控制櫃自動化方案的可插拔式系統
倍福最新推出的 MX 系統是一款模組化自動化新套件，整合倍福在製造控制櫃的豐富經驗以及在其它產品領域的專業知識，採用IP67 防護等級的全新外殼系統，可以直接安裝在機器設備上。MX 系統打造的解決方案可以完全取代控制櫃中安裝的傳統自動化系統，減少設備占地面積，降低風扇與其它散熱設備的能耗。倍福作為 PC-based 控制技術的領導者，在自動化領域再次掀起一場顛覆性革命，為無控制櫃設備設計樹立新的標杆。
最初的可程式設計邏輯控制器只能處理設備和系統輸入輸出訊號的關係，而現在PC-based控制技術可以承擔現代製造過程中的所有自動化功能。I/O、驅動技術、安全技術、數據輸入、與上位系統的連接，甚至影像處理任務，全部都由中央控制器處理。隨著需要處理的任務持續增加，儘管電子設備的體積已經在不斷變小，性能也更加強大，甚至還整合安全功能，但控制櫃的體積卻仍舊無法減小。情況甚至還恰恰相反，附加的自動化設備功能不斷增加了控制櫃中專用功能組件的數量。
傳統控制櫃通常可以分為不同的功能區域：
- 電力供應、保險絲保護和配電
- 輔助電壓的產生和保險絲保護
- 帶有輸入輸出的控制系統
- 馬達控制
- 現場設備連接層
如果我們比較過去數十年裡使用的控制櫃技術，就會發現，包括上述功能區域的傳統控制櫃基本結構幾乎沒有發生變化 — 無論是部件的數量還是尺寸。現在，控制櫃內各部件的安裝接線工作仍然需要人工完成，並需要在控制櫃的各個區域內部以及區域之間建立電氣連接。倍福意識到，只有所有設備或功能單元都使用統一的介面，才能夠一勞永逸地減少工作量。我們的目標不僅是透過數位化和自動化提高控制櫃的設計和製造效率，而且要完全取代傳統控制櫃。因此，我們開發 MX 系統，這是一款模組化的自動化套件，配備標準的電氣和機械介面，透過底板插接模組。
EtherCAT 作為整個系統的標準介面
EtherCAT 是自動化領域成熟的全球通訊標準，具有獨特的「on-the-fly」運行機制，構成 MX 系統標準介面的技術基礎。EtherCAT 能夠用幾乎所有類型的拓撲結構和順序將大量 I/O 模組、驅動器等元件連接至控制器，同時可以整合功能安全。EtherCAT 分散式時鐘功能能夠實現系統中所有元件的高精度同步，其偏差小於 100 ns。透過豐富的 EtherCAT 診斷功能可以儘早檢測、定位和消除所有故障，確保系統通訊的穩定。
EtherCAT 可以滿足所有數據傳輸需求，僅需一個總線系統就足以滿足內部系統通訊以及外部擴展的需要，這些擴展也能透過 EtherCAT P 連接。EtherCAT P 是EtherCAT 技術的單電纜自動化擴展方案，將資料通訊與供電整合在一根電纜中。MX 系統內除了 EtherCAT 介面之外，只需要再加一個電源介面，即僅需內置兩個介面。第一個介面用於 24 和 48 V DC 安全特低電壓供電以及傳輸 EtherCAT 協定。單個資料介面上同時整合不同的電壓以及訊號。第二個介面用於輸出最高 530 V AC（3 相，加上中性線和 PE 線）的電源電壓以及最高 848 V DC 的驅動系統直流母線匯流排電壓。
堅固耐用的底板解決方案是完全取代傳統控制櫃的基礎
MX 系統的連接器與 PCB 背板一起封裝在堅固耐用的鋁型材壓鑄外殼中，上面可以插接各個功能模組。這種由外殼和電子設備構成的單元被稱為底板，它除了配備機械外殼，還包含底板，一方面用於控制電壓和通訊，另一方面用於供電。底板和模組組合後的防護等級可達 IP67，採用被動散熱，工作溫度範圍為0 至 +50 °C，可以直接安裝在機器設備上，無需額外的保護外殼。因此，不再需要手動組裝的中央控制櫃。MX 系統元件的裝配非常簡單，只需一個工具就能夠將所有模組擰到底板上。
底板可以輸出的最大電流為 63 A，其中 30 A用於安全特低電壓，能夠滿足大部分的自動化需求。底板的初始長度限制為 1 米，配備 24 個系統模組槽位元。整合的「後勤」系統可以記錄和監測環境參數，像是溫度、濕度，以及底板內的振動和衝擊情況。
倍福提供不同版本的底板。緊湊型控制解決方案可以透過高度僅為 110 毫米的帶有功能模組數據介面的 1 排版本底板接入主電源來實現。需要的 24 V 電源和工業 PC 都包含在功能模組中。2 排版本的底板包括數據介面和底層電源介面。倍福將推出更多的底板版本，比如排內混合各種介面的版本，以及可以佈置為三排的擴展版本，用於插接性能更強大的驅動模組。
適用於所有控制功能的模組
MX 系統底板完全取代傳統控制櫃中各個元件間的接線，是自動化領域真正的創新。功能模組相當於傳統控制櫃中安裝的各個元件。但它們並不是 1:1 的替代關係，因為多個控制櫃的功能可以被整合到一個功能模組中。每個模組內都已經整合各種功能，包括出線熔斷器和連接器，如果需要更高的功率等級，則可以透過 M8 和 M12 訊號連接器或倍福的 ECP/ENP 系列連接器提供。此外，很多電源模組都整合輸入介面，為執行機構的感測器供電。這些解決方案都是倍福與在各行業處於領先地位的客戶緊密合作開發而成的。
熱插拔功能模組涵蓋設備上所需的所有功能，分為工業 PC、總線耦合器、I/O 和運動控制、繼電器以及系統產品領域。它們都是倍福PC-based和 EtherCAT 的控制和驅動技術的成熟產品。該產品系列已經擴展到包括用於直接切換單相或三相交流執行機構的功能，如非同步馬達或電加熱器。倍福的運動控制產品系列已經擴展到變頻器。新產品還包括為控制功能提供所需基礎架構的系統模組，例如，24 和 48 V DC 的開關電源、UPS 模組和乙太網交換機。
此外，倍福還開發了採用混合設計的模組，包括供電模組，它是一個將主電源接入點、主開關、電源濾波器、電能測量技術、剩餘電流測量和 24 V DC 電源集成於一體的功能模組。另一個產品是 EtherCAT P 輸出模組，它配備了用於保護超低電壓和低電壓線路的熔斷器。
如果一個功能需要由安裝在傳統控制櫃中的設備進行映射，則可以使用底板擴展功能模組，它可以將底板延伸到右外側，保護安裝在裡面的 IP20 設備，並可為數據介面和電源介面以及 EtherCAT 介面供電。系統模組與其它所有功能模組一樣，本身也是 EtherCAT 設備。因此，可以直接透過設備控制器進行控制、分析實際數值以及詳細診斷。
為設備製造商帶來優勢
模組化的 MX 系統顯著減少設備製造商在設計階段的規劃工作和所需的組件數量。根據初步的應用經驗，在某些情況下，電路圖及相關的工作量都減少了 80%，整體成本也相應降低。
設備和系統也可以被設計得更加節省空間，更適用於某些特定應用。設備製造商可以將結構緊湊的 MX 系統直接安裝在設備上，無需單獨的控制櫃以及相應的電纜路徑。這樣可以簡化安裝過程，特別是使用預裝電纜時。這也意味可插拔式安裝不再需要由專業的電工進行，也可以由機械作業人員完成。設備模組化現在是絕對必要的先決條件，而MX 系統也始終如一地提供最佳支援，因為它能夠以模組化的形式分布在設備上。
對於設備製造商來說，認證也是重要的環節之一。MX 系統是符合相關控制櫃標準的控制櫃替代解決方案。與傳統控制櫃不同，MX 系統符合 CE、UL CSA 和 IEC 認證的統一解決方案，使其成為全球標準化的解決方案。因此，設備製造商可以真正實現按庫存生產，並且在交貨前，即在裝配過程中，無需考慮設備出口的目的地是哪個國家。
為控制櫃製造帶來優勢
MX 系統位控制櫃和面板製造商帶來諸多優勢，因為簡單、無差錯的插拔功能取代複雜的單獨佈線。例如，以前需要24 小時才能完成的控制櫃組裝，現在模組化安裝僅需一小時左右。此外，在複雜控制櫃的情況下，它還能夠避免接線出錯的風險。使用工業預製模組，擺脫過去繁瑣且容易出錯的人工製作控制櫃的過程。
MX 系統在物流方面也能夠為設備製造商帶來優勢。分析顯示，在某些情況下，傳統控制櫃需要的元件減了 90%。此外，MX 系統還能夠為設備製造商簡化物流，因為這種易於安裝的技術免除了製造控制櫃的外在需求。
為設備終端使用者帶來優勢
與傳統的控制櫃不同，MX 系統中僅使用聯網的元件，這也為故障診斷帶來優勢。這意味著可以隨時查詢每個單獨的保險絲、電源或主開關模組的狀態 — 如同 EtherCAT 網路中的設備常常會出現的情況。倍福設備診斷解決方案除了具有豐富的 EtherCAT 診斷選項之外，每個模組還有唯一的序號。每個模組的正面有一個 DataMatrix 碼，用戶可以透過智慧手機 APP 掃描此二維碼。智慧手機透過無線網路與控制器交互並獲取相應的診斷數據，如模組狀態及錯誤寄存器。這樣，智慧手機不僅只是取代傳統的測量設備，還能成為一個「萬用表和示波器」。維修或服務人員不需要測量硬體即可準確瞭解某個功能或模組的狀態。這也為設備的整體運行帶來正面效果。
模組更換方便以及全面的診斷方案可以簡化維護和維修工作，這對於設備和系統操作人員來說非常重要。各個自動化功能被封裝在單個模組中，因此可以在模組層面對電氣故障進行簡單地診斷。現場維護工程師只需使用狀態指示燈、智慧手機和倍福設備診斷系統確定模組的狀態，然後決定是否需要更換模組、連接現場設備的電纜或現場設備本身。
簡化維護維修工作為設備和系統操作人員提供了很多優勢，例如，顯著縮短維修時間，因為維修工程師可以借助設備診斷功能快速查找故障位置（如電纜或模組）。模組的可插拔設計使得它們更換起來更加方便。熱插拔功能甚至支援在不切斷設備電源的情況下進行更換。功能被封裝在單個功能模組中，帶來的額外好處是只需存放少量的備品。系統透過 EtherCAT實現通訊，能滿足現代化預測性維護管理的需求。總而言之，MX 系統可為設備製造商和設備運營商帶來巨大的競爭優勢，為未來實現無控制櫃自動化鋪平道路。