開(kāi)放式、可擴展的控制技術(shù)

可靠實(shí)現生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化

瑞士凱樂(lè )測量技術(shù)有限公司總部位于溫特圖爾，由物理學(xué)畢業(yè)生兼集成硅測量單元的發(fā)明者 Hannes W. Keller 于 1974 年創(chuàng )立，是歐洲領(lǐng)先的隔離壓力傳感器和變送器制造商。擴散硅壓阻式壓力傳感器精度非常高，適用于 5 mbar...2000 bar 的壓力范圍。凱樂(lè )除了生產(chǎn) 500 多種標準產(chǎn)品之外，還可以為客戶(hù)開(kāi)發(fā)定制專(zhuān)屬解決方案。凱樂(lè )擁有超過(guò) 35 個(gè)高度專(zhuān)業(yè)化的生產(chǎn)基地，既可批量生產(chǎn)工業(yè)傳感器，也可以使用最新的自動(dòng)化制造工藝小批量生產(chǎn)客戶(hù)定制產(chǎn)品。壓力傳感器產(chǎn)品用途廣泛，可應用于地下水水位監測、飛機座艙壓力控制、油氣兩用車(chē)油氣自動(dòng)轉換，以及實(shí)驗室等諸多領(lǐng)域。

安全功能也通過(guò) TwinSAFE 端子模塊（右上）直接集成到 I/O 系統中。

傳感器隔離膜片的壓印是一個(gè)重要的工藝步驟

壓印是傳感器隔離膜片生產(chǎn)過(guò)程中一個(gè)不可或缺的的中間加工步驟，凱樂(lè )公司項目經(jīng)理 Florian Wernli 解釋道：“我們的大部分壓力傳感器都封裝在充油不銹鋼外殼中。隔離膜片對于通過(guò)油將周?chē)橘|(zhì)的壓力傳輸至傳感器內的測量芯片中來(lái)說(shuō)至關(guān)重要?！边@就需要通過(guò)一臺性能強大的自動(dòng)壓印機將隔離膜片壓印成特殊的形狀。凱樂(lè )公司開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)裝備部 Bruno Thalmann 補充道：“在經(jīng)過(guò)泄漏檢測、用壓縮空氣清潔和熱平衡處理后，我們在同一工藝步驟中使用氫傳感器在高壓條件下進(jìn)行壓印并進(jìn)行確定性泄漏試驗。隨后使用圖像處理和人工智能進(jìn)行誤差檢測?！眽河C的核心部分是一臺 KUKA 機器人，它用作拾放單元，將坯件送至加工位置，并將已完成的工件分成合格品（OK）和不合格品（NOK）兩個(gè)部分。

要三個(gè)人工工位的生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化升級，以提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量?！盕lorian Wernli 證實(shí)道：“一方面，全自動(dòng)生產(chǎn)過(guò)程速度更快，每個(gè)工件生產(chǎn)所需的時(shí)間僅為 15 秒，另一方面，工人每天只需要工作一班，夜間系統可以繼續全自動(dòng)生產(chǎn)，這樣不僅減輕了工人的夜班壓力，而且還能顯著(zhù)提升生產(chǎn)效率?！?/p>

開(kāi)放式和模塊化控制技術(shù)優(yōu)勢顯著(zhù)

凱樂(lè )自 2018 年起一直采用倍?；?PC 的控制技術(shù)。Bruno Thalmann 看到了開(kāi)放式控制系統編程簡(jiǎn)單和支持的接口多樣化的優(yōu)勢?；?PC 的控制技術(shù)還具有高可擴展性，可以輕松調整系統的復雜性或所需的模塊化程度，無(wú)論是集中式架構，還是分布式架構，都可以實(shí)現。倍福的 TwinCAT 3 是一個(gè)現代化的、面向對象、并集成到 Visual Studio? 中的軟件平臺，與 TwinCAT HMI 一起提供強大的可視化功能，這些功能也可以通過(guò)平板電腦操作。凱樂(lè )除了配備具有高算力的 C6920 控制柜式工業(yè) PC 之外，還使用了倍福的其它很多重要解決方案，包括采用單電纜技術(shù)（OCT）的緊湊型驅動(dòng)產(chǎn)品、EtherCAT P 和 CP-Link 4 單電纜解決方案、TwinSAFE 系統集成式安全技術(shù)，以及輕松集成具備 EtherCAT 功能的第三方組件，如視覺(jué)系統、流量控制器、閥島和電動(dòng)夾爪。

Florian Wernli 指出，系統開(kāi)放性?xún)?yōu)勢的一個(gè)具體例子就是簡(jiǎn)單集成機器人：“通過(guò)使用 EL6695 EtherCAT 橋接端子模塊和 TwinCAT Robotics mxAutomation 集成機器人后，就可以通過(guò)簡(jiǎn)單的配置實(shí)現拾放功能，而無(wú)需使用專(zhuān)用的機器人專(zhuān)業(yè)知識。在實(shí)際應用中，我們通過(guò)基于 PC 的控制技術(shù)全面控制機器人，這對我們來(lái)說(shuō)是一個(gè)非常完美的解決方案?！?/p>

自動(dòng)化解決方案的硬件核心除了 C6920 之外，還包括通過(guò) CP-Link 4 連接、配備 21.5 英寸顯示屏和按鈕擴展件的 CP3921 多點(diǎn)觸控控制面板。據 Florian Wernli 稱(chēng)，這為設備終端用戶(hù)提供了一個(gè)操作方便、高顏值的控制單元：“對我們來(lái)說(shuō)，外觀(guān)設計是整個(gè)設備方案中一個(gè)極為重要的元素。此外，高分辨率顯示器也是方便我們訪(fǎng)問(wèn)檢測系統的必要條件。在此設備的設計中，遠程控制面板安裝在支撐臂上，方便從各個(gè)角度全方位靈活操作?！?/p>

結構緊湊、安裝靈活的驅動(dòng)和 I/O 產(chǎn)品

由于全自動(dòng)壓印機只加工小型工件，倍福的緊湊型驅動(dòng)產(chǎn)品實(shí)際上就是為這類(lèi)應用而設計的。在這個(gè)應用中，凱樂(lè )共使用了 11 個(gè) EL7211 和 2 個(gè) EL7221 伺服電機端子模塊、11 個(gè)帶 ZB8110 外部制動(dòng)電阻的 EL9576 制動(dòng)斬波器端子模塊，以及 15 個(gè) AM8100 系列伺服電機。入口系統的附加運動(dòng)通過(guò)三個(gè) AX5203 伺服驅動(dòng)器和 AM803x 伺服電機實(shí)現。

Florian Wernli 認為，EtherCAT 在數據通信方面也有很大的優(yōu)勢：“我們一直支持 EtherCAT 標準，我們可以使用倍福及第三方供應商提供的各種組件。另一個(gè)好處是，例如，在集成其它總線(xiàn)系統時(shí)，我們可以從多樣化的診斷功能和開(kāi)放性中獲益?！彼J為另一個(gè)重要的方面是可以通過(guò)各種選項減少布線(xiàn)工作：“我們不再需要鋪設每一根電纜，這對我們來(lái)說(shuō)是一個(gè)真正意義上的額外收獲。除了 CP-Link 4 和 OCT 之外，EtherCAT P 也為我們提供了額外的優(yōu)化潛力。在 I/O 方面，我們一直采用 EtherCAT P，即對于全自動(dòng)壓印機，我們采用的是 EPP 系列 I/O 端子盒?！本唧w來(lái)說(shuō)，這些 EPP 系列 I/O 端子盒包括 1 個(gè) EPP1004 4 通道數字量輸入端子盒，5 個(gè) EPP1018 8 通道數字量輸入端子盒、9 個(gè) EPP1809 和 2 個(gè) EPP1816 16 通道數字量輸入端子盒，以及 2 個(gè) EPP3184 4 通道模擬量輸入端子盒。

Bruno Thalmann 也確認了 EtherCAT P 為他們帶來(lái)的實(shí)實(shí)在在的好處：EtherCAT P 顯著(zhù)簡(jiǎn)化了我們的安裝和維護工作。例如，如果其中一個(gè)傳感器出現故障，只需簡(jiǎn)單地將該傳感器的線(xiàn)纜從插座上拔下即可。在更換好設備后，只需將電纜再次插上，系統就可以再次使用了。