分布式技術的模塊化生產

文:中國傳動網2023年第二期

導語:AWL在全球共有5個分支機構和超過750名員工,并憑借 其在汽車行業的自動化焊接和連接線而聞名。主要的汽車制造 商、供應商還有其他許多客戶都在生產線中使用他們的設備。

  AWL在全球共有5個分支機構和超過750名員工,并憑借 其在汽車行業的自動化焊接和連接線而聞名。主要的汽車制造 商、供應商還有其他許多客戶都在生產線中使用他們的設備。

  2017年,某個跨學科團隊針對AWL的機器產品組合實施 了模塊化理念,并逐步定義了M- Line的標準。首先,這需要 在公司內部進行一定的說服工作。尤其是在從常規到模塊化生 產布局的過渡階段,模塊化優勢還未凸顯出來。首先需要定義 標準,而這通常會受到諸多因素的限制。

  模塊化帶來靈活性并節省成本

  AWL設立的首個標準則是一系列產品的名稱:MLine既代 表模塊化產品系列,又代表包含各個模塊的生產線。每個模塊 的外殼是矩形鋼制框架,該框架經過設計以便安裝在符合ISO 標準的容器內。這可以為運輸和調試設備節省時間和成本。由 于模塊化設備可以使用合適的叉車在廠房內進行重新布置,因 此客戶也可在未來輕松對系統進行擴展或轉換。

  模塊化需要標準

  除了基本框架外,AWL還定義了建造M-Line的3個核心模 塊類型:一個是操作模塊,方便用戶插入組件和啟動進程;一 個是分析模塊,包括轉臺和其他處理工件的裝置;一個是加工 模塊,可以配合焊接機器人或機床等對工件進行加工。

  目標:清空控制柜

  圖爾克的多協議以太網IO模塊為AWL提供了幫助,不論 客戶偏好使用Profinet還是Ethernet/IP控制器都可以在每個 M- Line模塊上使用相同的IO模塊。我們想要有盡可能多的標 準化組件,以及在很大程度上的標準化控制柜。理想情況下, 我們希望未來控制柜中只有PLC和電源。雖然還未達成該目 標,但AWL模塊控制柜內現在已經騰出很多空間。圖爾克IP67 混合型安全I/O模塊在此發揮了重要作用,它同時提供了普通 信號和安全信號。

  采用可擴展安全技術的IP67 IO-Link安全I/O

  AWL對圖爾克的模塊化IP67 IO- Link安全解決方案印象 深刻:該解決方案的核心是TBPN混合安全I/O模塊。TBPN帶 內置的安全控制器,可通過Profinet上的PROFIsafe與PLC通 信。該模塊包含4個安全I/O、2個常規數字I/O和2個IO-Link端 口。TBSB安全關斷箱與其中一個安全I/O連接,可以在嚴重情 況下安全斷開執行器電壓V2。

  由于所有模塊的電源都通過安全關斷箱來提供,這確保了 在緊急停機等情況下不會為任何執行器提供電源,且機器的任 何部件都不會移動。而傳感器則通過V1供電,則保持連通狀 態。這樣,控制器可以一直監測設備的狀態。焊帽切割機的傳 感器和執行器與I/O集線器進行連接,并與圖爾克的TBEN- L- 8IOL IO-Link主站通信。

  該IP67主站模塊提供4個符合Class A標準的IO - Link端 口以及4個符合Class B標準的IO- Link端口,從而將傳感器電 壓 (V1) 與執行器的電壓 (V2) 隔離開。因此, 電源的斷開同 樣通過IO- Link來實現。AWL已經在美國的類似項目上使用了 圖爾克的TBIP模塊。該模塊與TBPN的硬件類似,但是使用 EtherNet/IP和CIP-Safety通信。

  傳感器/執行器電壓的電隔離

  其他制造商也聲稱有能隔離V1和V2的模塊。然而,經過 仔細鑒定便可以發現其所謂的“隔離”并不徹底,例如V1和 V2會共用負極。若發生短路,是不被允許的。而這一簡單的隔 離故障就足以使整個安全解決方案失去作用,原因之一就是無 法確保徹底的電氣隔離。

  IO-Link加快標準化

  使用IP67的安全產品和I/O集線器的解決方案為AWL節省 了很多接線工作。作為IO-Link設備,集線器使用IO-Link協議 將執行器和傳感器的數字信號傳輸至IO - Link主站,然后IO - Link主站通過以太網進一步將信號發送至控制器。另一個原因 是雙向接口加快了M- Line的標準化。通過三線制電纜的信號 傳輸消除了對特殊屏蔽電纜和專用電纜的需要。IO- Link還確 保了更高的機器可用性:Lyla操作面板系統是M- Line的一部 分,它可采集IO-LINK診斷數據和評估不同機器的數據,從而 監測機器的運行和性能。

  模塊化帶來靈活性并節省成本

  控制器層級的模塊化尚未開展。截至目前,每個控制項目仍 需從零開始,只有基本模塊可以重復使用。無論如何,模塊化項 目遠未結束。M-Line受到AWL客戶的廣泛認可,他們認為這些 機器的可擴展能力是一項重大優勢。未來若需要增加輸出點位, 可以使用模塊化方案靈活解決這一問題。這與廚房用具類似:需 要改變時,只需將廚房用具取出,然后添加一些新模塊即可。


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