TwinCAT 優(yōu)化自動(dòng)化裝配系統的性能

STIWA 集團自 20 世紀 90 年代以來(lái)一直采用倍?；?PC 的控制技術(shù)，通過(guò)不斷提升計算機算力突破技術(shù)極限，實(shí)現周期時(shí)間小于一秒，定位精度在百分之一毫米范圍內，并且使用先進(jìn)的分析和人工智能方法進(jìn)行主動(dòng)系統監測，以確?；跀祿?yōu)化調度生產(chǎn)過(guò)程。

引用 STIWA 集團決策者的話(huà)說(shuō)：創(chuàng )辦一家成功的企業(yè)意味著(zhù)要抓住機遇，對前瞻性技術(shù)和發(fā)展趨勢及時(shí)做出判斷，并將它們應用到具體的解決方案中。STIWA 集團至今 50 年的歷史完美地說(shuō)明了這一點(diǎn)。換句話(huà)說(shuō)，這家位于奧地利阿特南?普赫海姆的小型機械工程公司崛起為制造及高性能自動(dòng)化領(lǐng)域的國際知名專(zhuān)家絕非偶然?！凹瘓F創(chuàng )始人 Walter Sticht 的性格決定了公司能夠取得如此成功的發(fā)展。他是一個(gè)天才級的技術(shù)員，才華橫溢，壯志凌云，很早就認識到了倍?；?PC 的控制技術(shù)的潛力，并且是第一批開(kāi)始探索倍福于上世紀 90 年代投入到市場(chǎng)的新型解決方案的人之一?！盨TIWA 集團軟件開(kāi)發(fā)和創(chuàng )新業(yè)務(wù)部門(mén)負責人 Michael Pauditz 在回憶公司如何開(kāi)始與倍福緊密合作時(shí)說(shuō)道。

當時(shí)，倍福還只是自動(dòng)化領(lǐng)域一個(gè)名不見(jiàn)經(jīng)傳的“新面孔”，但他們從一開(kāi)始就承諾：不斷研發(fā)具有革命性意義的自動(dòng)化產(chǎn)品，以永久改變工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域?！白阅菚r(shí)起，我們就一直齊心協(xié)力，突破各種技術(shù)極限?！盡ichael Pauditz 補充道。事實(shí)上，STIWA 通過(guò)使用可靈活匹配的模塊化硬件和軟件以及企業(yè)集團內部的閉環(huán)反饋回路突破了其系統的性能限制。

品質(zhì)超群的“隱形冠軍”

STIWA 集團的獨特之處在于它既是高性能自動(dòng)化設備制造商，同時(shí)也是運營(yíng)商，集團旗下公司眾多，有自動(dòng)化設備制造公司 STIWA Automation GmbH、軟件方案開(kāi)發(fā)公司 STIWA AMS GmbH 以及汽車(chē)零部件制造公司 STIWA Advanced Products GmbH，彼此之間通力合作。這意味著(zhù)，這家位于奧地利的集團可以在自己的生產(chǎn)環(huán)境中進(jìn)行概念驗證。持續記錄所有相關(guān)的設備和工藝參數并對其進(jìn)行詳細分析，確保能夠將從持續運行中獲得的經(jīng)驗立即作為優(yōu)化建議反饋給研發(fā)部門(mén)?！拔覀円恢迸c甘珀恩工廠(chǎng)保持著(zhù)密切互動(dòng)，建立了深厚的專(zhuān)業(yè)知識根基，否則就不可能實(shí)現如此先進(jìn)的自動(dòng)化?！盨TIWA Automation GmbH 公司 CEO Michael Fuchshuber 認為，STIWA 系統中每一微秒、每百分之一毫米、哪怕只是一點(diǎn)點(diǎn)的性能提升都有著(zhù)非常重要的意義。

“我們一直致力于推動(dòng)我們的系統超越傳統極限?！盡ichael Pauditz 補充道，他證實(shí)了集團作為全球公認的高性能自動(dòng)化領(lǐng)域的“隱形冠軍”地位，感到有義務(wù)在每一種情況下提供最大可能?！盡ichael Pauditz 補充道。LTM-CI 這幾個(gè)字母如果轉換成技術(shù)關(guān)鍵數字，意思是采用微型設計（M）的線(xiàn)性（L）輸送系統（T），設計用于超快速裝配尺寸不超過(guò) 30 x 30 x 30 mm 的小型零部件：每個(gè)系統最多可有 24 個(gè)加工模塊，可在亞秒范圍內以三到五個(gè)自由度完成激光焊接、用螺絲固定、壓裝、貼標、測試、測量以及 0.08 mm 的送料和定位精度。

高性能、標準化的軟件架構

STIWA 表示，他們找到了倍福，找到了實(shí)施這個(gè)在很多方面都很出色的高科技解決方案的完美合作伙伴。兩家公司憑借他們的協(xié)作創(chuàng )新思維，基于 TwinCAT 創(chuàng )建了一個(gè)模塊化的 PLC 框架，可以根據客戶(hù)的具體需求快速調整?！拔覀兛偣不ㄙM了約 500 人/年進(jìn)行基礎開(kāi)發(fā)，設計出了一款高性能的一體化解決方案，可用于機械工程以及建筑自動(dòng)化、過(guò)程自動(dòng)化或實(shí)驗室自動(dòng)化?！盡ichael Pauditz 在描述 97% 基于全集成、一致的并經(jīng)過(guò)廣泛測試的軟件架構的系統藍圖時(shí)說(shuō)道。只有剩余的 3% 需要根據具體的應用情況進(jìn)行調整。倍福 PC 控制器的存儲或計算能力得到了充分利用。

“我們通過(guò)一臺工業(yè) PC 以 0.5 秒的周期時(shí)間協(xié)調多達 50 根 NC 軸。同時(shí)，系統可以監測每一根軸的運動(dòng)，從而能夠進(jìn)行基于事件驅動(dòng)的生產(chǎn)過(guò)程調整，并進(jìn)行進(jìn)一步的分析?！盡ichael Pauditz 詳述道。倍福的 EtherCAT 總線(xiàn)和分布式時(shí)鐘原理為實(shí)現從軸位置到實(shí)時(shí)值的 PLC 轉換奠定了技術(shù)基礎。STIWA 利用此項技術(shù)識別以高達 3 米/秒的輸送速度向下一個(gè)加工工位移動(dòng)的工件運載裝置。倍福的各種 EtherCAT 超采樣端子模塊和帶時(shí)間戳功能的 EP1258 EtherCAT 端子盒（8 通道數字量輸入）都展示了它們強大的信號處理能力。

在一個(gè)典型的 STIWA 系統中，必須每隔 0.5 秒就將超過(guò) 10 MB 的原始數據轉發(fā)給各種系統設備。為此，自動(dòng)化設備規范（ADS）協(xié)議在 TwinCAT 系統中提供了一個(gè)傳輸層，使得 TwinCAT NC 和 TwinCAT PLC 之間能夠直接通信。各個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的控制算法（如激光硬化中激光掃描鏡的控制算法）都存儲在 PLC 中。任何偏離目標時(shí)間的情況都會(huì )被系統檢測出來(lái)，并報告為可以誤差指標，以便實(shí)施主動(dòng)誤差監測?！氨陡ａ槍?STIWA 集團的特定需求開(kāi)發(fā)了一些 TwinCAT 軟件功能，包括用于非周期性循環(huán)過(guò)程的 FIFO 功能塊，在這里，可以通過(guò) PLC 程序永久‘重新填充’軸當前位置?！北陡W地利分公司銷(xiāo)售代表 Andreas Bernreitner 表示。

從傳統的合同制造商到創(chuàng )新驅動(dòng)者

STIWA 集團的成功秘訣在于，在公司的 50 年發(fā)展歷史中，它不僅僅是一家合同制造商，更一直是創(chuàng )新驅動(dòng)者。他們很早就轉為使用基于軟件的 PLC 技術(shù)，當時(shí)只有少數先驅者認識到這項技術(shù)具有前瞻性，并在公司一直追求的數字化轉型戰略中延用下去。STIWA 通過(guò)使用人工智能（AI）和機器學(xué)習（ML）實(shí)現了車(chē)間主動(dòng)系統監控和自動(dòng)流程優(yōu)化等目標。集團收獲的最大附加值是一個(gè)全集成系統，它可以持續為客戶(hù)帶來(lái)顯著(zhù)的成本優(yōu)勢和競爭優(yōu)勢。老客戶(hù)的大量需求以及新市場(chǎng)和新行業(yè)的進(jìn)一步增長(cháng)證明了 STIWA 集團發(fā)展方向的正確性：“當然，我們對未來(lái)有很多規劃，而 TwinCAT 則是我們解決方案的重要組成部分。否則，我們就無(wú)法以目前取得的質(zhì)量水平調節高度復雜的生產(chǎn)過(guò)程?！盡ichael Fuchshuber 強調道。

STIWA 以前只是一家傳統設備制造商時(shí)，主要滿(mǎn)足客戶(hù)的一些特殊需求（來(lái)圖加工方式），但未來(lái)，他們作為一個(gè)集團公司，將主要關(guān)注自己的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，Michael Fuchshuber 解釋道：“近年來(lái)，全球汽車(chē)制造業(yè)危機等挑戰充分說(shuō)明，我們正面臨著(zhù)一個(gè)非常動(dòng)態(tài)的市場(chǎng)和技術(shù)環(huán)境。這正是我們需要應對的。因此，我們正越來(lái)越多地推動(dòng)自主生產(chǎn)高度創(chuàng )新的新型解決方案。我們與 STIWA Advanced Products 公司一起，為甘珀恩工廠(chǎng)打造了從產(chǎn)品原型到規模量產(chǎn)的創(chuàng )新產(chǎn)品理念。近年來(lái)我們還與總部位于福拉爾貝格州的 Inventus 公司合作并成立了合資企業(yè)?！贝送?，成立于 2019 年的 XeelTech 公司正在研發(fā)革命性的新產(chǎn)品，如基于磁流變液（MRF）的旋轉編碼器，它可為操作者提供觸覺(jué)反饋，反饋模式的類(lèi)型可通過(guò)軟件自由編程。

LTM-CI 線(xiàn)性輸送系統是 STIWA 目前推出的一款復雜程度較高的裝配系統

STIWA 系統配備了先進(jìn)的 I/O 組件，包括帶時(shí)間戳功能的 EP1258 EtherCAT 端子盒（頂部），因此可以直接安裝在機器設備上

EtherCAT 總線(xiàn)以及相應的 I/O 端子模塊可以實(shí)現可靠、超快速的數據傳輸

倍福奧地利分公司的 Andreas Bernreiter 以及 STIWA 集團的 Michael Fuchshuber 和 Michael Pauditz 對雙方長(cháng)期以來(lái)的成功合作感到非常高興（從左至右）