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開放式自動化解決方案應用于成形工藝 / 鋼板加工

時間：2012-12-19 14:54:41來源：德國倍福自動化有限公

導語：?開放式，自動化解決方案，成形工藝，鋼板加工

金屬板材加工行業正在蓬勃發展。隨著產品種類的不斷增多，批量大小迥異及成本意識的增強，都需要在面對全球化競爭時有極大的靈活性。Beckhoff 基于 PC 的控制技術具有高性能、高精度等特點，憑借其靈活、可升級的解決方案，在應對這一需求方面具有極強的競爭優勢。

金屬板材零件形狀大小應有盡有，需要用到各種加工工藝，包括軋制、切割、沖壓、折邊、拉伸、焊接、排屑以及精加工。生產基于加工機械、壓機、沖床、加工中心或全自動生產線，包括金屬板材加工設備以及裝卸設備、儲存設備、自動給料系統，并將它們集成到公司網絡中。

生產系統必須具有高生產率、高準確度及重復性好的特點，當然還要經濟耐用。這就需要在最短的存儲和安裝時間內與應用場合最佳匹配。此外，如沖壓所需的大的力和高速度就需要用到先進的控制技術來控制。生產機械的制造要求具有可擴展性和靈活性，以便能夠成本有效地滿足客戶要求。

可升級的控制技術
借助可升級的模塊化 Beckhoff 產品，在考慮到計算能力、復雜性及成本預算等方面的前提下為客戶量身打造解決方案。與傳統的控制系統相比，它們能夠極大地提升金屬板材加工機械的生產效率和靈活性。Beckhoff 基于 PC 的控制技術將諸如控制、調整、運動控制及 HMI 等所有工藝集成到一臺 PC 上，在全球各種沖壓、切割、折彎及焊接系統應用中得到廣泛運用，具有極強的競爭優勢。PC 技術具有較高的處理器能力，無需使用專用硬件。例如，液壓閥的位置和壓力控制器可以用軟件來代替。PC 能夠毫不費力地處理最為復雜的控制運算，為其它功能（如測量任務）提供附加的處理能力。因此，不再需要那些編程靈活度有限的復雜、昂貴的專用控制器和硬 PLC。

Beckhoff 的產品系列包括高性能的緊湊型工業 PC 和嵌入式 PC、適用于所有信號類型的各種電子 I/O 端子模塊、伺服驅動產品、經濟高效的步進電機系列、EtherCAT 高速現場總線、TwinCAT 自動化軟件以及專用于鋼板加工機械的特殊控制面板。

適用于每個應用場合的最佳控制系統
Beckhoff 為鋼板加工機械提供帶 Windows 操作系統的工業 PC，囊括各種尺寸和性能。若與 TwinCAT 自動化軟件相結合，Beckhoff 工業 PC可為 PLC、NC 以及 CNC 功能提供一個高性能的控制系統。附加的程序，例如可視化程序，可輕松集成到系統中。

Beckhoff 工業 PC 系列包括各種外觀設計和性能等級的面板型 PC、抽拉式 PC、控制面板 PC 和適用于 DIN 導軌安裝的嵌入式 PC。例如，由 Beckhoff 控制柜工業 PC C69xx 提供的復雜精密的減振器系統，要求用來將工業 PC 安裝到受強振和沖擊負荷（如壓機、沖床和刀具）的機身上。

工業顯示器是工業 PC 的輔助設備，Beckhoff 控制面板是鋼板加工系統的可視化前端?？蔀榭蛻籼峁┮豢钭罴训目刂茊卧?，該控制單元是根據各個應用的具體要求量身定制的。顯示器/操作單元和控制計算機的空間分離提供了最大可能的靈活性。

Beckhoff 自行設計、制造和生產所有的工業主板。這樣可確保使用的都是最新、最完善的技術，解決方案可根據具體的應用進行調整，并可長期提供備件。

通過 EtherCAT 實現高性能
鋼板加工工藝必須具有快速、高精度及重復性好等特點。與傳統的現場總線技術相比，這些針對 EtherCAT 快速實時工業自動化以太網技術的理想條件可縮短更新和響應時間至少 10 倍。在 PC 控制器中，除了標準的以太網端口之外，EtherCAT 無需任何專用插卡。傳統的現場總線系統，例如 PROFIBUS 或 CANopen 可通過網關輕松集成到 EtherCAT I/O 系統中。簡單、可靠的連接技術可顯著減少布線時間，從而節約成本。EtherCAT 與以太網完全兼容，可最大限度地利用以太網帶寬，具有出色的實時特性。EtherCAT 現場總線系統中固有的冗余增加了斷線情況下的安全性。

EtherCAT 應用于鋼板加工系統的優點有：

–	更快速的沖孔、沖壓或激光處理，帶精確定義額定時間的時間戳執行器使得開關精度 < 100 ns，且軸運動具有最佳重復性。時間戳通過過程數據提供了有關時間關系的具體信息。它們可以用于輸入信號（例如，識別一個已發生事件的時間）和輸出信號（例如，識別一個響應計時）。
–	通過高精度測量的超采樣精確定義信號曲線，可根據要求用于焊縫監控。超采樣涉及到一個陣列中通訊周期和數據傳輸內的過程數據的重復采樣。例如，超采樣端子模塊采樣分辨率為每個測量值 10 μs 的模擬量值。
–	通過縮短周期時間實現的重現性好的工藝、超采樣和時間戳使得（例如）壓彎機的重復和平行精度為 ±0.01 mm。可以更精確地設置力曲線，從而減少延遲和公差。
–	通過多軸實現運動控制，通過分布式時鐘實現同步，重現精度精確到納秒，例如，在折彎剛板時要用到多根同步軸。分布式時鐘精確同步 EtherCAT 設備，如軸、模具緩沖墊控制器或用于液壓缸的同步控制器。所有的 EtherCAT 設備都配備自身的本地時鐘，并通過 EtherCAT 通訊自動連續地與其它所有的時鐘保持同步。當前的分布式時鐘時間在整個系統內總是可用的。通過分布式時鐘還能夠同時讀取所有的測量系統并同步輸出。EtherCAT 測量系統，比如根據分布式時鐘調整線性標度，甚至為位置測量同步它們的內部測量周期。

TwinCAT – 將所有功能集成到同一個軟件中
TwinCAT 是一種針對 PC 的純粹的軟 PLC 和運動控制解決方案。通過該軟件可精確、有效地控制鋼板加工的各個工藝階段。TwinCAT PLC 編程符合國際 IEC 61131-3 標準。開放式通訊接口可以集成到現有的可視化、控制和數據庫系統中。過程跟蹤或遠程維護也由此較容易實現。通過開放式接口和各個 TwinCAT 抽象層，應用程序可以與由不同制造商所提供的幾乎所有現場總線、I/O 組件和驅動技術一起運行，無需額外改裝。

通過折彎、沖孔、沖壓、切割或焊接完成的精確金屬板材加工需要以高重復精度用多根軸實現同步。TwinCAT NC 和 TwinCAT CNC 取代了整套運動控制硬件，可用于所有的伺服軸，包括進給、碰撞或傳送零件。機械制造商能夠根據他們的系統相關專業控制經驗，定制金屬板材加工工藝。即使是復雜的彎曲算法也可輕松在 TwinCAT 中編程。借助 TwinCAT，日后的升級和改造及金屬板材切割或步沖所需的靈活度不再是問題。

全面的 TwinCAT 功能庫包括溫度、凸輪和液壓控制器、飛鋸及凸輪盤等功能，編程簡單。從能夠通過運動控制功能庫編程的 PLC 驅動器，根據 VDI 2143 指南用 TwinCAT NC 編程的凸輪盤，直到通過 TwinCAT PLC 溫度控制器根據 PLCopen 編程的溫度補償。TwinCAT 使得系統制造商能夠創建他們自己的工業和系統專用功能庫，讓他們能夠在激烈的競爭中脫穎而出，即使他們使用的控制組件都是相同的。

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