基于 PC 的控制技術(shù)在貝森朵夫鋼琴廠(chǎng)噴漆車(chē)間中的應用

座落于維也納新城的奧地利鋼琴制造商貝森朵夫是世界上最古老和最著(zhù)名的豪華鋼琴制造商之一。貝森朵夫選擇了奧地利制造商 Berkmann 的現代化噴漆車(chē)間，以大幅降低其三角鋼琴?lài)娖崮芎?。新?chē)間不僅優(yōu)化了工藝流程，其優(yōu)質(zhì)的漆面品質(zhì)也進(jìn)一步提升，還將能耗降低了 75%，同時(shí)采用倍?；?PC 的控制技術(shù)實(shí)現高效控制、可視化和照明。

維也納鋼琴制造商貝森朵夫成立于 1828 年，目前隸屬于雅馬哈集團。按照貝森朵夫公司特有的鋼琴構造及工作原理，音板主要云杉共振木材制成。一般情況下，一架三角鋼琴的制作周期約為 27 周，這還沒(méi)算上木材干燥和各個(gè)制作步驟之間的休息時(shí)間。鋼琴制作的最后一道工序給鋼琴表面噴涂高品質(zhì)的聚酯漆或聚氨酯漆。

聚酯漆對施工工藝的要求非常高，若想達到最佳效果，室溫必須恒定在 25 °C（±0.5 °C），濕度保持在 45-50%。此外，必須以定義的速度排放噴漆作業(yè)區的廢氣，以防止漆霧顆粒隨后沉積在已噴好漆的表面?！柏惿浞蛉卿撉俦砻娼?jīng)過(guò) 8 道聚酯噴涂，確保表面始終光亮如新：油漆越黑，散射的光線(xiàn)就越少，外形也越精致美觀(guān)?！必惿浞蚬炯夹g(shù)和制造總監 Thomas Broukal 強調道。在決定建造新車(chē)間時(shí)，貝森朵夫最注重的是在環(huán)保和降低能耗方面樹(shù)立新的標桿?！斑@是我們公司歷史上規模最大的一筆投資，但它將能耗降低了 75%，車(chē)間很快就能收回成本?！盩homas Broukal 說(shuō)道。

更高的設備設計自由度

早在 30 年前就與貝森朵夫有過(guò)合作的 Berkmann Lackieranlagen 公司再次接受委托，建造新的車(chē)間?！暗聡娖彳?chē)間的工藝流程基于全新的設計方案?！变N(xiāo)售&技術(shù)總監 Rainer Berkmann 解釋道。內部裝有通風(fēng)裝置、過(guò)濾系統以及熱回收和發(fā)電系統的設備控制中心，與工廠(chǎng)廠(chǎng)房分開(kāi)安置在一棟建筑物內。這樣就可以在噴漆作業(yè)區設立寬敞的工位，以及準備工位和烘干室。油漆存放和準備區也被整合到車(chē)間整體設計方案中。

“我們的工作流程因此得到了優(yōu)化，噴漆表面質(zhì)量有了顯著(zhù)提升。同時(shí)，生產(chǎn)過(guò)程中的不良品率也明顯降低，并且由于污染減少，質(zhì)量得到了更大的提高。新車(chē)間的另一個(gè)優(yōu)勢是建造成本低，盈利能力強，可以很好地幫助我們降低總體運營(yíng)成本?！盩homas Broukal 說(shuō)道?！斑@種全新的、模塊化的車(chē)間設計方案建立在倍?；?PC 和 EtherCAT 的控制技術(shù)基礎之上，它能夠輕松地覆蓋超遠距離?！盧ainer Berkmann 補充道。

可持續性和成本效益

車(chē)間通過(guò)使用 TwinCAT Controller Toolbox 進(jìn)行智能溫度控制，使用井水進(jìn)行冷卻，并對噴漆作業(yè)區排放的廢氣進(jìn)行熱回收，顯著(zhù)節約了能源。在使用這些方法對空氣進(jìn)行了預處理后，剩下的就是讓車(chē)間達到噴漆過(guò)程所需的室溫。如果高動(dòng)態(tài)的 250 kW 燃木加熱設備不能維持實(shí)際溫度，就會(huì )啟動(dòng)城市集中供熱?！坝绕湓谔鞖夂涞募竟?，新車(chē)間在節能方面體現了巨大的優(yōu)勢。我們通過(guò)熱回收不僅節省了 75% 的供暖費用，而且還減少了 75% 的碳排放量。我們每小時(shí)需要加熱 7 萬(wàn)立方米的空氣，意味著(zhù)每小時(shí)可以節約數百千瓦時(shí)的能源?！盩homas Broukal 解釋道。

“車(chē)間的最大亮點(diǎn)是通過(guò)將噴漆作業(yè)區的能量進(jìn)行回收，大大降低了區域內的能耗以及二氧化碳排放?！盧ainer Berkmann 說(shuō)道?！暗?，新的噴漆車(chē)間不僅降低了生態(tài)足跡，提升了表面噴漆質(zhì)量：它還配備了經(jīng)過(guò)優(yōu)化的噴漆房照明技術(shù)，并且噪音更低，滿(mǎn)足職業(yè)健康安全最高標準?！?/p>

開(kāi)放和模塊化的控制技術(shù)確保提高靈活性

“由于設備控制中心與噴漆作業(yè)區分離，控制柜之間的距離長(cháng)達 60 米，但倍福的模塊化 I/O 系統讓我們無(wú)需再使用又長(cháng)又復雜的熱電偶電纜。我們只需使用光纖和 EtherCAT 通信協(xié)議即可實(shí)現所有設備聯(lián)網(wǎng)。這一設計上的修改只需要使用 CU1521 介質(zhì)轉換器和 EK1501 多模光纖 EtherCAT 耦合器這兩個(gè)模塊，再加上在軟件上做一些極小的調整即可?！盉erkmann Lackieranlagen 公司技術(shù)經(jīng)理 Ralph Schmoll 說(shuō)道?！盎?nbsp;PC 的控制技術(shù)的最大優(yōu)勢就在于它的這種靈活性，用戶(hù)可以隨時(shí)在控制系統中添加任意數量的附加功能?！?/p>

“在我們不斷推進(jìn)車(chē)間投入使用的過(guò)程中，客戶(hù)反復多次更改和增加了功能，這意味著(zhù)我們需要在實(shí)施完成控制解決方案后進(jìn)行擴展?！盧alph Schmoll 解釋說(shuō)道?！皩τ谪惿浞騺?lái)說(shuō)，通過(guò)實(shí)施正確的電源測量方案提高電能測量效率也同樣重要。此外，我們安裝的照明設備數量也比原計劃多了一倍?！盩homas Broukal 說(shuō)道?？偟膩?lái)說(shuō)，在最終版本的控制系統中，安裝的 I/O 端子模塊數量比最初計劃多了 2.5 倍?！坝辛?EtherCAT 和基于 IEC 61131-3 標準的編程，我們在實(shí)施項目時(shí)無(wú)需擔心會(huì )在控制系統設計方面遇到限制。在未來(lái)也可以輕松使用 EtherCAT 對系統進(jìn)行擴展。倍?？刂平M件具有長(cháng)期可用性，有效保障我們客戶(hù)的投資安全。即便我們將來(lái)要對車(chē)間進(jìn)行任何修改，也無(wú)需切換到不同的系統?！盧alph Schmoll 說(shuō)道。

控制噴漆室的供氣或排氣溫度、風(fēng)速和風(fēng)量并非易事：若有確保清漆層的高品質(zhì)，既需要有超高精度，又需要保持物理參數不變。噴漆車(chē)間的中央控制系統由一臺 C6015 超緊湊型工業(yè) PC、EtherCAT 通信系統、模擬量和數字量 EtherCAT 端子模塊，以及一臺 TwinCAT 3 PLC 構成。TwinCAT HMI 可視化系統在 CP690x 經(jīng)濟型控制面板上運行。

操作界面人性化

車(chē)間通過(guò)噴漆室外的 CP690x 控制面板進(jìn)行控制?？梢暬瘎t通過(guò)基于 HTML5 的 TwinCAT HMI 軟件實(shí)現。通過(guò)這種網(wǎng) Web 技術(shù)即可在公司內使用任何一臺 PC 或移動(dòng)設備通過(guò)簡(jiǎn)單的 Web 瀏覽器訪(fǎng)問(wèn)車(chē)間。

“用戶(hù)界面結構清晰，易于使用?！盧alph Schmoll 解釋道。噴漆技術(shù)員可以從預安裝功能中進(jìn)行選擇，如噴涂一至八層漆、烘干或表面處理，并為每一層噴漆工藝進(jìn)行編程供氣、溫度和速度。用戶(hù)界面與之前車(chē)間內使用的相比，又增加了一系列新功能，如顯示整個(gè)工藝流程，顯示每個(gè)傳感器和每臺設備和工藝參數。同時(shí)還整合了報警和趨勢記錄，用于實(shí)現優(yōu)化和執行噴漆車(chē)間維護等任務(wù)?！安僮魅藛T也可以對噴漆過(guò)程直接進(jìn)行干預，相比之前的車(chē)間有著(zhù)巨大的優(yōu)勢?！盧alph Schmoll 說(shuō)道。

此外，整層的照明可以通過(guò) CP690x 控制面板控制?！吧踔练俏ｋU區域的照明，即正常的建筑照明，也可通過(guò)人機界面控制?！盧alph Schmoll 補充道，“得益于可自由編程的控制系統，車(chē)間照明可以通過(guò) PLC 的開(kāi)關(guān)控制。另外，所有的設備功能都可以通過(guò)噴漆室內的按鈕切換。這樣不僅可以提高效率，而且可以給員工的工作帶來(lái)更多靈活性?！薄柏惿浞蜾撉購S(chǎng)是傳統工藝與現代科技在前瞻性生產(chǎn)中相得益彰的絕佳案例?！北陡？偨?jīng)理助理 Frederike Beckhoff 強調道，“我很榮幸能夠擁有一架貝森朵夫三角鋼琴，那是我剛出生時(shí)我的祖父送給我的禮物。更讓我高興的是，我們的控制技術(shù)可以幫助客戶(hù)提高鋼琴表面光澤度，降低噴漆工藝能耗?！?/p>

奧地利鋼琴制造商貝森朵夫是世界上最古老和最著(zhù)名的豪華鋼琴制造商之一

三角鋼琴仍然采用手工噴漆的方式，操作人員需要具備專(zhuān)業(yè)的技能和豐富的經(jīng)驗

Berkmann Lackieranlagen 公司銷(xiāo)售&技術(shù)總監 Rainer Berkmann；貝森朵夫公司技術(shù)和制造總監 Thomas Broukal；以及 Berkmann Lackieranlagen 公司技術(shù)部經(jīng)理 Ralph Schmoll（從左至右）

倍福的模塊化 I/O 系統對擴展或修改無(wú)任何限制，并且可以輕松添加到生產(chǎn)線(xiàn)中

車(chē)間內安裝的倍福 CP690x 控制面板可以使用基于 HTML5 的 TwinCAT 人機界面實(shí)現噴漆車(chē)間可視化和控制