工控摘要：C6525工業(yè)PC作為*PC負(fù)責(zé)控制。其通過TwinCATADS與MKT的GUI計算機通信。MKT的GUI計算機用于可視化，用表格的形式以200ms的間隔顯示每滴雨滴的位置數(shù)據(jù)。
　　
　　新加坡樟宜機場的“雨之舞”可能是世界上zui大的動態(tài)雕塑。該作品的藝術(shù)理念和編舞的算法設(shè)計由柏林的Art+ComAG公司創(chuàng)作。為了達(dá)到熱帶雨的效果，該作品使用了1,216滴閃閃發(fā)亮的鍍銅鋁制雨滴造型。這些“雨滴”通過細(xì)鋼絲從天花板上懸垂下來，每滴“雨滴”都由一臺小型伺服電機驅(qū)動。動力裝置專家MKTAG公司負(fù)責(zé)整個“雨之舞”的技術(shù)實現(xiàn)，包括軟件?；贓therCAT技術(shù)，Beckhoff公司的TwinCAT軟件控制平臺和模塊化緊湊型伺服驅(qū)動器的方案，解決了1,216根伺服軸實時同步帶來的挑戰(zhàn)。
　　
　　如何同步控制1,216根軸?
　　
　　“1,216根軸的同步驅(qū)動是本項目的亮點之一，”Beckhoff慕尼黑辦事處的銷售人員RaphikShahmirian強調(diào)說。RaphikShahmirian與MKT公司密切合作，參與了“雨之舞”的技術(shù)實現(xiàn)。除此之外，還必須滿足“雨滴”在順序運動中的動力學(xué)、度和速度方面的高要求。“雨滴”以1.5m/s的速度和1.4m/s2的加速度運動。運動必須是充滿動態(tài)的，但是同時又必須平滑、沒有震動。MKT在帶緊湊型伺服驅(qū)動技術(shù)的基于PC和EtherCAT的Beckhoff控制平臺中找到了適合本任務(wù)的解決方案。
　　
　　C6525工業(yè)PC作為*PC負(fù)責(zé)控制。其通過TwinCATADS與MKT的GUI計算機通信。同時，PC為EtherCAT主站，并通過TwinCATNCPTP集中控制1,216根軸。通過TwinCAT凸輪表函數(shù)，主PC將位置數(shù)據(jù)分配給六臺從PC，每臺從PC分配有192或208根軸，并參考主動軸確保所有軸的同步性（見第20頁的圖表）。EtherCAT實時通信直達(dá)每一個軸。
　　
　　MKT的GUI計算機用于可視化，用表格的形式以200ms的間隔顯示每滴雨滴的位置數(shù)據(jù)。這相當(dāng)于每秒五幅圖片?？赡苤挥型ㄟ^TwinCATNCPTP中的插補法才能實現(xiàn)肉眼看到的這種流暢感。這里，使用2C任務(wù)中的樣條算法計算每滴“雨滴”的100個中間位置。這些計算在每臺分配有本地軸的從PC上進(jìn)行。
　　
　　只有通過使用EtherCAT和TwinCATNCPTP才能實現(xiàn)像3-D電影般的雨滴同步運動的藝術(shù)效果。主站保持所有軸相互同步;從PC每2ms計算一次軸的位置并通過EtherCAT將軸的位置與伺服驅(qū)動器實時通信。
　　
　　寬度僅為12mm的模塊化緊湊型伺服驅(qū)動單元
　　
　　每根軸的運動精度在±1mm，運動路徑總長7.6m。兩滴“雨滴”間的zui大偏差為0.25mm。每滴雨滴通過EtherCAT伺服電機端子模塊EL7201和AM3121型伺服電機進(jìn)行控制。“在與EtherCAT端子模塊排無縫集成的伺服端子模塊中，我們找到了與機場航站樓天花板有限安裝空間配合的超緊湊型解決方案，”PeterHaschkamp強調(diào)說。此外，伺服驅(qū)動技術(shù)也提供了動態(tài)優(yōu)勢并實現(xiàn)了流型轉(zhuǎn)變。
　　
　　模塊化控制器簡化了調(diào)試工作
　　
　　“模塊化的控制解決方案和單獨軸的簡易更換對我們來說很重要。例如，這使得部分調(diào)試成為了可能;比如，我們能夠在軟件、硬件和機械裝置上并行工作，這使得我們能在短暫的時間段內(nèi)完成本項目，”PeterHaschkamp強調(diào)說。有了TwinCATNCPTP，就有可能“調(diào)試”整個表演秀，例如，可像電影一樣快進(jìn)和倒帶。這大大地簡化了MKT的調(diào)試工作。如果單獨的序列段未能*令人滿意，那么MKT的工程師可以不斷地重復(fù)這個過程。正如PeterHaschkamp所強調(diào)的一個巨大的優(yōu)勢：“使用其它的解決方案是不可能完成這項任務(wù)的，因為你每次必須從一開始便不斷地啟動表演秀直到達(dá)到你想要的位置，這非常耗時。”
　　
　　Beckhoff的工業(yè)PCC6525非常適合安裝在狹小的空間內(nèi)，因此*該項目非常扁平的設(shè)計要求。由于選用了可選的SSD存儲介質(zhì)和被動式散熱技術(shù)，C6525不包含任何旋轉(zhuǎn)組件。
　　
　　在Beckhoff的產(chǎn)品中，MKT公司找到了與機場航站樓天花板狹小安裝空間配合的緊湊型驅(qū)動解決方案：EtherCAT端子模塊，與其無縫集成安裝的伺服端子模塊和AM3121緊湊型伺服電機。有挑戰(zhàn)性的是將重達(dá)30噸的*預(yù)裝設(shè)備運輸?shù)浆F(xiàn)有建筑中。
　　
　　與過去MKT通過分散式硬件控制器實現(xiàn)的類似動態(tài)雕塑相比，“雨之舞”則是通過*PC和軟件采用EtherCAT通信實現(xiàn)控制的。在早前的控制解決方案中，MKT將凸輪表函數(shù)本地存儲在驅(qū)動器中，而現(xiàn)在凸輪表函數(shù)則由軟件執(zhí)行。這樣，*PC管理位置數(shù)據(jù)，并通過EtherCAT將其實時發(fā)送到軸。
　　
　　MKT選擇Beckhoff作為合作伙伴的另一個重要原因是因為Beckhoff在的地位。Beckhoff不僅能夠讓來自德國威爾公司總部的專家陪同和支持項目。終端客戶還能得到新加坡Beckhoff子公司的現(xiàn)場支持和服務(wù)。