工廠技術領先，日產平板玻璃700噸

　　德國f|glass公司致力于生產優質的平板玻璃，位于德國Osterwedding市的先進生產廠可日產平板玻璃700噸。除普通玻璃外，該公司還生產諸如安全玻璃或涂層玻璃等特種產品，用于門窗隔熱和光伏發電行業等。德國f|glass公司的玻璃涂層生產線自動化解決方案由德國iSATT公司提供，采用了德國倍福公司先進的控制技術。

　　作為荷蘭太陽能玻璃制造商Scheutern公司和德國Interpane公司的合資企業，德國f|glass公司是玻璃生產與光伏組件制造領域的領先制造商，有著多年的經驗和專業技術，并擁有最先進的生產設施和尖端的生產工藝。其涂層工藝方面的技術實力源自于德國Interpane開發與咨詢公司，該公司一直專注于平板玻璃特殊涂層的應用工程、涂層工藝、機械制造以及工廠工程等方面。

　　高度復雜的涂層工藝可生產加工面積約180mx6m的平板玻璃。涂層生產線的初始端和末端分別是玻璃板的裝載與卸載單元，通過滾筒傳送帶與玻璃生產線耦合?？蓪Τ叽绺哌_7x3.30m（23x10.8英尺）的平板玻璃進行涂層加工。

　　先進的涂層技術

　　噴濺涂覆法是德國Interpane公司近幾年所采用的涂層技術，可在真空環境中進行連續的涂層處理。玻璃從進料口開始通過一系列操作間，經由傳送室進入真正的涂層工作區——濺射室。濺射室的氣壓低至10-3mba，幾乎相當于真空環境。為使涂層均勻，玻璃會在工裝夾具的導向下勻速運動。在噴濺涂覆過程中，真空環境的陰極和陽極之間會施加以高電壓以獲取等離子。然后，將惰性氣體氬氣灌入濺射室。當氬氣分子與濺射室中的電子發生碰撞后成為帶正電的重氬離子，由此產生所需的等離子體。高電壓使得氬離子朝著陰極的涂層材料（比如銀）加速運動。在高電壓下，氬離子獲取了更多能量撞擊目標材料引起噴射，噴射物質沉積到玻璃上，形成薄膜。

　　為使濺射的目標材料產生化學反應，還需將氧氣引入到濺射室內。這種處理工藝可以應用于多種類型的涂層。經過涂層工藝之后，還能對玻璃板進行進一步的處理，如加工為具有出色絕熱性能的隔熱玻璃，可應用于建筑物的門窗。

　　以創新的理念滿足復雜的需求

　　在Interpane公司使用多年、并徹底掌握了涂層系統的工藝控制之后：iSATT受托開發一種新的控制理念，以滿足以下需求：

　　|擴大工廠規模，整合工廠，這意味著現場總線I/O分布范圍擴大。

　　|數量龐大的現場總線I/O，以及PROFIBUS和CANopen設備

　　|通過一個通用的現場總線集成安全I/O

　　|集成玻璃傳輸伺服驅動系統與驅動柜

　　|濺射室采用模塊化設計，在控制器運行中即可插裝獨立單元，無需重新配置

　　|自動識別濺射室內各個功能模塊的狀態

　　|裝載和卸載機械裝置通過PROFIBUS進行通訊

　　|與過程控制系統的連接在德國iSATT公司的創新理念下，中央控制平臺取代了多個外部CPU控制系統。配有Intel®Core™2DuoCPU的倍福工業PCC5102、倍福PLC與運動控制軟件TwinCATPTP，以及作為控制

　　系統中樞的EtherCAT現場總線，均具備相當高的性能，是滿足上述需求的理想設備。德國f|glass公司涂層工藝總監JörgMönnekes補充道：“TwinCAT的靈活性與模塊化能夠很好地滿足我們加工過程中的復雜需求?！?/p>

　　“出于以下考慮促使我們選擇這種集中化的理念。”iSATT總經理PeterHennes說道，“一方面，不同位置的控制器之間不再需要交叉通信，其主要優勢體現在集中的數據管理上。操作員/維護工程師能隨時看到所有的數據，信號跟蹤、程序修改以及系統維護等工作都可以在一個位置上完成。此外，只需要使用一個中央遠程訪問點，具有靈活的拓撲結構，一個EtherCAT主站便能夠滿足所有分布式I/O的需求。”

　　生產線全長為180米（590英尺）。

　　涂層處理之后的質量控制。在電阻測量之前，光學傳感器會測量玻璃板的反射光與透射光

　　EtherCAT網絡總共包括：20個帶有EtherCAT從站連接的伺服控制器，22個EtherCAT端子站（其中含有1000個數字量I/O，60個模擬量I/O，以及57個安全通道），30個熱連接組（帶有830個數字量I/O）41個PROFIBUS主站和21個CAN主站。工廠的擴充完成以后，還會另外添加30個帶有相同配置的熱連接組。

　　熱連接組可在設備運行時進行熱插拔

　　“熱連接組的作用尤其重要”，德國Interpane公司的控制開發總監ManfredCzybik解釋道，“自動化理念的關鍵需求之一，是配備有陰極和/或渦輪分子泵的濺射室的功能靈活性，在運行時無需重新進行配置。此外，該系統還讓操作人員獲悉當前需優先處理的任務?！睘R射室更像是一個巨型的臥式箱體，目標材料的陰極、渦輪分子泵分別或同時從上方進入濺射室，而無需進行任何工藝處理。

　　濺射室總共劃分為60個隔間。不同類型的陰極需要使用不同的處理工藝，并且就控制技術而言，需要由若干I/O以及PROFIBUS/CAN主站所組成的熱連接組，這具體取決于設備的類型。陰極通過集中式的插頭連接件與控制器進行通信。這樣設計的好處在于，在控制器運行時，熱連接組可在任意位置上與Ether-CAT進行連接。

　　主站和從站協同更緊密

　　除支持整組設備的熱連接外，集成了現場總線主站或從站功能是EtherCAT端子模塊系統的另一大優勢。憑借EtherCAT強大的高速帶寬資源，用戶無需在PC上集成現場總線主站，而通過PROFIBUS或CANopen主站模塊集成在現場層，并將其插入任何EtherCAT總線端子排即可。這就意味著，現場總線主站/從站端子模塊之間的數據交換，可以直接整合到EtherCAT協議——邏輯/物理轉換為端子適用的現場總線協議。因此，分布在一個EtherCAT網絡中的現場總線主站數量幾乎無任何限制，都可執行其相應任務。另一個有效改善是顯著縮短了現場總線設備之間的電纜長度。使主站和從站距離更近，正如本應用案例中的陰極裝置所示。

　　在EK1101EtherCAT耦合器中有一個ID開關，用于地址的分配。不僅可以在濺射室內任意位置執行操作，還可以識別陰極的類型。每個陰極類型均會分配到一個地址范圍，并將被導入到PLC程序中，集成到所需的控制工藝。

　　運動控制系統保證了玻璃輸送的統一性將玻璃送入和送出濺射室的操作均由伺服驅動系統來完成。集中計算所得的整定值會周期性地通過EtherCAT傳送到伺服驅動系統。首先，物料搬運機器人會將生產出的玻璃板放在生產線的滾筒式傳送帶上。這些玻璃板經過清洗，清除掉存放玻璃板時用于防止粘連的分離物。

　　生產線上的所有安全設備，包括傳送路徑上的全部急停按鈕，都可以通過集成到倍福I/O系統中的TwinSAFE端子模塊來進行操作

控制室

　　最后一道工序是由物料搬運機器人將玻璃板成品搬離生產線，并放置到運輸架上。在正常輪班生產中，平均每分鐘都會生產出一塊玻璃板成品

　　之后，玻璃板通過真空度依次遞增的三個工作室，按特定間隔排開，比方10cm（4英寸），進入濺射室，并進行上文所述的涂層處理工藝。為了確保涂層材料均勻沉積，必須確保玻璃的傳送過程不出現任何波動。玻璃完成涂層處理并從濺射室傳送出車間后，需要對涂層進行檢查。光學傳感器會測量出玻璃板的反射以及折射情況，然后測量玻璃板的電阻，這也是檢查涂層質量的一種方法。最后一步則是由物料搬運機器人將玻璃板成品搬離生產線，并放置到運輸架上。在常規的流水生產過程中，生產線上平均每分鐘生產一塊玻璃板成品。

　　集成安全技術

　　生產線上的所有安全設備，包括輸送路徑上的急停按鈕，都可以通過集成的倍福TwinSAFE系統來進行操作。一旦激活了急停按鈕，所有驅動系統、閥門以及產生等離子體的動力裝置便會統一關閉。4個KL6904TwinSAFE邏輯終端評估輸入的安全信號，并關閉輸出。TwinSAFE端子之間的通信，控制器與I/O之間的數據交換均通過EtherCAT完成。

　　集中控制理念

　　盡管系統具有一定的復雜性，但德國f|glass公司還是選擇使用集中式控制系統?！拔覀冋J為該系統具有明顯的優勢”，德國f|glass自動化方面的專家AlexanderKick解釋道，“一方面，我們不再需要像分布式控制系統那樣，在控制器之間進行交叉通信；另一方面，集中化的數據管理可以讓操作人員或開發人員對所有信息一目了然。此外，信號跟蹤、程序修改、系統管理及存檔，連同集中式遠程訪問的管理成本都將大大降低。”

　　復雜但易于操作的控制技術

　　涂層生產線的可視化與主站控制系統通過倍福ADS接口連接到TwinCAT?？刂芇C與主站PC之間有超過5,000個變量通過以太網實現數據交換。以太網TCP/IP構成了控制系統與控制器之間的物理接口。