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Beckhoff 解決方案在特殊門窗加工設(shè)備上的應(yīng)用———從條形碼到獨立的門框
Beckhoff—德國倍福電氣有限公司北京代表處



Beckhoff完整的自動化解決方案已成功應(yīng)用于Hörmann KG Werne工廠的特殊門框生產(chǎn)線。開放的控制結(jié)構(gòu)(包括Beckhoff的工業(yè)PC,TwinCAT自動化軟件,總線端子和光導(dǎo)總線),既經(jīng)濟又靈活。

Paul先生很明確地指出:“越來越多的客戶要求購買的設(shè)備能生產(chǎn)特殊規(guī)格的門框,這樣我們必須要制造現(xiàn)代化的設(shè)備,以獲得更大的利潤?!弊鳛樵搹S的技術(shù)經(jīng)理他繼續(xù)談到:“該行業(yè)市場要求生產(chǎn)周期短,加工品種多?!眮碜酝固胤ダ麃喌碾姎庵圃焐藼eckhoff公司致力于基于PC的自動化生產(chǎn)理念,以提高產(chǎn)品制造商的生產(chǎn)能力。用戶向自動化工程師提出的挑戰(zhàn)很明確:把新的控制技術(shù)盡可能容易地集成到現(xiàn)有的折彎機、電鋸、沖壓設(shè)備和新的設(shè)備中。要求操作簡單,并提供靈活的重組功能。由于傳統(tǒng)的PLC在數(shù)據(jù)處理方面太復(fù)雜,太不靈活,Paul先生希望克服這些缺點。于是選用開放的、集成的控制方案就順理成章了。
客戶青睞Beckhoff的自動化技術(shù),是因為客戶預(yù)先對一套單獨的系統(tǒng)進行了測試,取得了非常好的效果。為了滿足用戶對開放性和連續(xù)性的要求,Beckhoff開發(fā)小組設(shè)計了全分散的自動化解決方案。系統(tǒng)采用的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)PC機裝有TwinCAT軟件。數(shù)百個總線端子模塊(大部分是數(shù)字量)被安裝在現(xiàn)場的端子盒里,用最短的電纜線,通過現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)處理來自傳感器和執(zhí)行器的各種信號。

通過PC優(yōu)化生產(chǎn)過程
該系統(tǒng)的重要部分是一套集成的TwinCAT自動化軟件。它不僅能夠把任何PC變成一個符合IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)的PLC,而且能夠在基于Windows NT的PC平臺上完成數(shù)控控制,整個循環(huán)掃描周期小于1ms。它提供了一個標(biāo)準(zhǔn)組件,可以升級的軟件產(chǎn)品,集編程、控制和可視化于一體。在開放的接口和Windows可視化界面下,軟件模塊可以移值到另一臺計算機上。例如,用TwinCAT ADS完整的數(shù)據(jù)接口,可以連接諸如Visual Basic等的Windows應(yīng)用程序。

在Hörmann KG in Werne,高度模塊化,支持多種總線類型的Beckhoff總線端子,可以使獨立的制造商的系統(tǒng)組件與統(tǒng)一的分布式自動化方案得到同步擴展。

此應(yīng)用中TwinCAT不僅處理全部應(yīng)用功能,如鋸、折彎、沖壓和傳輸?shù)裙に?,而且與商務(wù)管理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)連接,Oracle數(shù)據(jù)庫不僅提供了接口,而且提供了關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)層,對輸入的命令轉(zhuǎn)換成過程指令。該公司開始就利用了自動化環(huán)節(jié)的最高層(管理層)。一自動結(jié)構(gòu)檢測來自于操作工或者上層的命令(這種上層命令來自于生產(chǎn)計劃部門,以條形碼的形式存儲到數(shù)據(jù)庫),生產(chǎn)用的計算機按照順序、和緊急要素來獲取這些指令。在生產(chǎn)一開始,條形碼標(biāo)簽在系統(tǒng)定位,并顯示在屏幕上,接著消失,這種操作不會影響機器和其他過程控制。在中央操作站上,用戶選擇過程程序,包括各種標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù),如材料的厚度、減少深度、長度、寬度和對折彎、沖壓、特殊規(guī)格的參數(shù)的說明等,這樣就可以開始加工了。對象以前加工為客戶定制的產(chǎn)品,必須死板的編過程控制程序,而現(xiàn)在不需要這樣工作了。

各種機械的中央操控臺。每個處理區(qū)都利用一個工業(yè)IPC實現(xiàn)控制,可視化及通訊。

當(dāng)前的特殊窗框生產(chǎn)狀況由一個 Beckhoff 的控制面板直接顯示。此處的控制面板仍然使用了Beckhoff 技術(shù),通過 CP-Link 與相距65m的工業(yè)IPC連接。


該自動化方案中,在每個過程處理區(qū)域,各使用一臺工控機來完成控制、監(jiān)控和通信功能??刂剖峭ㄟ^Beckhoff的TwinCAT軟件,符合IEC61131-3的標(biāo)準(zhǔn)。在PC機里的數(shù)控系統(tǒng)對軸進行控制,完成反饋和框架部分的定位?!坝幸粋€特別的地方,該公司有新的Dreistern折彎機,控制用的是Siemens的S5PLC,我們也把它集成到系統(tǒng)中?!盉eckhoff項目經(jīng)理Ehl提到。這些機器通過PC通信,連接到生產(chǎn)系統(tǒng),然后連上中央數(shù)據(jù)庫。該公司技術(shù)經(jīng)理Buschmann說:“計算機網(wǎng)絡(luò)方案,非常清晰明了的在每個屏幕上顯示生產(chǎn)過程?!?br/>

在鋸床上,PLC/NC TwinCAT軟件控制著9個伺服軸。PC處理器上計算并循環(huán)本地調(diào)節(jié)器。通過現(xiàn)場總線與驅(qū)動,測量系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)。


選用Beckhoff總線端子性價比高
詳細描述一下,折彎機和鋸床上用的模塊,除用簡單的數(shù)字量和模擬量輸入輸出模塊之外,還用編碼器接口模塊。它主要用來檢測折彎的角度和鋸斷的長度,然后調(diào)節(jié)位置。Sebastian Ehl工程師講述了一個好的例子:如裁剪一個狹窄門框的長度,“鋸子以緩慢的速度前進,在最短的時間內(nèi),做完修剪工作,然后拔出。要強調(diào)的是,象控制那么一個四倍重的鋸子和分布的機器,是相當(dāng)復(fù)雜的,使用Beckhoff的IPC控制9個伺服軸,而且要連續(xù)訪問超過500個輸入輸出,以精確定位,這些信號是通過Beckhoff精良的總線模塊在本地采集的,通過總線送到IPC。Beckhoff有很全的總線耦合器,適合各種系統(tǒng),在這個案例中,用的是Lightbus總線,Lightbus具有抗干擾性強和傳輸距離長的特點。由于采用了分散控制方式,一些小的總線端子盒就可以就地安裝,占的空間很小。與以前比起來,開關(guān)柜只占到以前的一半。

在在分布式端子盒中,傳感器和執(zhí)行機構(gòu)都直接與Beckhoff的總線端子連接。數(shù)據(jù)使用Beckhoff 光導(dǎo)總線協(xié)議通過光纜傳輸至中央計算機。


4個PC站在生產(chǎn)線的終端,與控制面板一起,實現(xiàn)適當(dāng)?shù)目刂萍皺z測任務(wù)。

裝配時間的縮減意義重大
分散控制的原則是確保與實際的生產(chǎn)過程緊密聯(lián)系,也要在對機器操作的基礎(chǔ)上,進行其他操作,確保安全性。在沖壓廠上,Beckhoff工程師嚴(yán)格執(zhí)行這條原則。方案中,工業(yè)PC機一共控制13個軸,處理大約650個輸入輸出,進行最優(yōu)化的位置反饋和沖壓控制。這種相關(guān)操作,可以在一個加工流程中,對四種不同的門框加工。大大縮短了裝配時間,意義重大。
現(xiàn)場焊接工現(xiàn)在好像給人只是作為后勤的感覺。人們努力保證與無人看管的機械設(shè)備正確連接。在最后的檢查中,再一次的顯示了Beckhoff強大的技術(shù)。四臺連接有Beckhoff操作面板的工控機,處理整個工藝,從條形碼,一直到完整的產(chǎn)品檢測、登記和出廠。
從Hörmann KG Werne公司的這個應(yīng)用案例來看,PC-based的控制方案非常適合在類似于壓制機盒沖壓機床上運用。盡管是在環(huán)境惡劣和震動厲害的條件下,但不影響工控機和監(jiān)視器的工作,因為安裝的位置是在生產(chǎn)區(qū)域的中心,故不受影響。