新款 NJ/NY 控制器将集成数控功能

上个月底，OMRON 非常低调的对其现有 NJ 和 NY 两个系列的控制器产品线做了型号和功能上的更新。





在通用型模块化 NJ 系列设备控制器中，增加了一个型号为 NJ501-5300 的 CPU 模块；同时在 NY 系列工业控制器产品中，增添了两种尺寸和容量共四个型号的集成屏幕工业 PC 控制器 NY532-5400-xx。

乍看硬件配置，这几款新产品与早两年已经面市的 NJ/NY 控制器并没有什么太大的差别。



例如，NJ501-5300 仅具备 4 通道 16 个同步轴的控制能力和 20 MB 的控制程序储存容量，貌似仅相当于以往 NJ501 系列控制器中配置最低的一档 CPU；NY532-5400 也只不过是 32 个同步轴的控制能力、40 MB 的程序容量和最大 128 GB 的硬盘容量；而在程序运行速度上，新款 NJ/NY 控制器也并没有明显提升，运行速度仍然保持在最快 500 μs 刷新周期的水平。

而如果留意下新款控制器的控制功能，就不难发现，此次 NJ/NY 系列产品发布的重点在于，集成了 NC 数控功能。



我们知道，与一般设备上的通用运动控制相比，数控（Numeric Control）在控制策略上有着非常大的差异，它更专注于对单个目标物体（如：刀刃、钻头...等）在直角平面或者空间坐标系中运动轨迹和姿态的精准控制。以往，这样的控制需求在通用运控设备上是非常少见的，基本上只会出现在各种加工中心、机床...等设备中。



以至于长期以来，我们已经非常习惯于在通用运控设备上使用机器级控制器，如 PLC、PAC ... 等等；而在数控应用设备中，使用专门的数控系统，例如大家比较熟悉的 SINUMERIK、Indramat MTX、Fanuc CNC...等等。

对于传统制造企业来说，这种控制器在不同设备上的应用分工，并不是什么太大的问题，因为以往的生产制造，大部分都是由各种具备专项功能的单机设备完成的。



但随着生产制造流程的优化，为了缩短产线节拍周期，提升设备整体运营效率，制造企业开始对设备的集成度提出了极高的要求，越来越多的产品制造需要将数控加工功能整合融入到产线中，以响应用户对产品品质和个性化的需求，同时满足企业自身对生产效率和总体成本的要求。

而此时，自然就会涉及到如何在产线设备系统中集成数控应用的问题。



首先，大部分传统的设备控制器（包括：PLC、PAC、IPC）都是不具备数控功能的。尽管很多高阶运控产品都有着极强的多轴空间插补能力，但若要基于设计图纸完成从运行指令生成、到动作姿态控制这一整套加工操作流程，就需要在控制软件的基础上，通过编程进行二次开发来实现，而这对于那些复杂且高难度的产品加工来说，例如智能手机的外壳，则意味着超长的开发和测试周期，以及因此而可能带来的产品品质的不确定性。



而如果仍然使用传统的数控系统，产品加工的确可以交给专用数控系统完成，但在设备中仍然必须要使用通用控制器（PLC 或工业 PC）来处理一般的逻辑动作和普通的运控应用，而这无异于从硬件、软件、到开发、以及运营和维护...等各个方面增加了设备的总体成本。





同时，由于不同类型的控制器需要在同一台设备中协同工作，两套控制系统有着不同的运行时钟，这使得数控加工动作难以和一般的运动 / 传动功能做到实时同步，从而使得设备系统运行效率受到一定程度的限制。



因此，基于传统的设备控制器将数控功能整合到产线设备中，基本上意味着系统集成时较高的技术实施难度和总体应用成本，以及设备运行时在节拍和效率方面可能出现的瓶颈，这应该就是 NJ/NY 系列产品此次功能升级的应用背景。



从此次 OMRON 发布的产品信息看，新推出的控制器除了能完成以往 NJ/NY 所具备的逻辑、运控和安全功能，还能够通过 G 代码、M 代码实现包括平面和空间插补、平面切割补偿、螺旋线插补、刀具补偿...等各种数控功能。



这就是说，基于新款集成数控功能的 NJ/NY 控制器，设备用户能够在仅使用一套控制系统的情况下，将切削、打磨...等各种数控加工功能集成到产线设备中来，从而帮助优化产品制造的工艺流程。





同时，一套控制系统，一个 CPU 时钟，将使得设备通用程序和数控动作指令在运行时做到实时同步，从而有助于产线节拍速率的优化和提升。这个和在通用运动控制系统中，基于时钟同步的电子齿轮和电子凸轮，给系统效率带来的积极影响是类似的道理。



最新的产品资料中所提到的性能测试数据显示，采用集成数控功能的 NJ/NY 控制器后，设备动作节拍的同步延时将从原来的 12~22 ms 缩短到仅为 3 ms。

个人认为，这个数据大家看看就好，不用太当真。因为毕竟产品性能如何，最终还是要看设备运行速度和效率的提升。



作为 NJ/NY 系列产品的延伸和扩展，新款控制器将继续沿用已有的一体化编程配置环境，也就是 OMRON 目前的主力自动化系统软件 Sysmac Studio。 通过 Sysmac Studio，用户将能够在梯形图、结构化文本、ST 语句等基于 IEC61131-3 / PLCopen 标准的编程环境中实现设备的逻辑、运动和安全控制。这个和之前已经发布的 NJ/NY 控制器的使用应该没有太大差别。



而关于此次新整合到 NJ/NY 控制器中的数控功能，按照厂家的说法，是通过在设备控制程序中调用 G 代码和 M 代码的方式实现的。这看上去和在设备程序中引用各种功能块的操作应该是一样的。而如果是这样的话，设备制造商仅需要基于现有的机器程序逻辑和数控代码指令，即可以完成对数控应用的集成，这将省去大量数控模块功能的开发与调试工作。



另外，由于目前市面上大部分 CAD/CAM 软件都已经能够支持从产品零件图导出 G 代码 / M 代码指令的功能，因此，用户在规划设备动作时，仅需将 CAD/CAM 软件导出的代码指令串直接导入到控制器中即可，然后在此基础上，还能借助 CNC Operator 软件对动作曲线指令进行编辑、设定、规划、调整和优化...等等。这其实也已经是传统数控系统中的一项标配功能了，其目的在于帮助用户缩短产品批次切换的时间，以提升设备运营的总体效率。

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总的来说，此次新发布的 NJ/NY 控制器，应该仍然是属于通用型设备级控制器的范畴。尽管集成了数控功能，但从产品安装、使用的样式以及应用开发环境来看，其主要面对的还是综合性集成产线设备，而非纯数控单机设备。



其价值也并非是数控应用中可能表现出来的控制性能，而是在于从产品层面解决并简化了在同一个设备系统中开发和运行不同类型复杂运控应用的问题，方便用户将数控应用融入到综合性产线设备中，并帮助优化加工生产的制造流程，例如：木料加工、玻璃制造、3C 类电子产品...等行业的设备应用。