在提高生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率的同時實施工業(yè) 4.0 和物聯(lián)網(wǎng)（IoT）方案，這一需求帶來了工廠數(shù)據(jù)量的大幅增長。基于 PC 的控制技術性能優(yōu)異，并能夠與 IT 領域深度融合，為處理這些龐大的數(shù)據(jù)量提供了理想的基礎。
總部位于日本神奈川縣的沖床制造商 Aida Engineering 很早就認識到了這一優(yōu)勢。因此，該公司多年來一直采用倍福基于 PC 的控制技術，并為其沖壓解決方案（如用于汽車行業(yè)）采用全球標準 EtherCAT 技術。
Aida Engineering 公司汽車制造廠中的串聯(lián)沖壓生產(chǎn)線
Aida 最大的伺服沖床可對原材料施加 3000 噸以上的壓力。伺服沖床專為大規(guī)模生產(chǎn)而設計，可廣泛應用于各種行業(yè)，特別是汽車行業(yè)。Aida 伺服沖床通過精確的速度控制，可以用非常高的精度加工這種高強度材料。特別是在歐洲，車身制造中已經(jīng)采用復雜設計。Aida 專門針對這類應用設計了一款串聯(lián)式伺服壓力機。這種型號的沖床可以在很短的時間內(nèi)沖出復雜的幾何圖形。
基于 PC 的大型沖壓線控制
這樣一個大型工廠能夠順利運轉(zhuǎn)的前提條件是優(yōu)化控制和精確同步執(zhí)行單個工藝步驟的多臺沖床和輸送裝置。Aida 使用倍福的工業(yè) PC、TwinCAT 3 自動化軟件和 EtherCAT I/O 端子模塊來控制中高性能等級的伺服沖床。連接多臺沖床的輸送裝置也由 PC 控制系統(tǒng)進行控制。據(jù) Aida 系統(tǒng)控制部門主管 Sotoyuki Kaneko 介紹，倍福的控制平臺久經(jīng)考驗，即使是在對金屬成形要求很高的歐洲汽車市場，也得到了廣大用戶的認可。在這種要求嚴格的環(huán)境中，使用具有六個不同工藝步驟的大型串聯(lián)伺服沖床并不少見。
Aida 系統(tǒng)控制部門主管 Sotoyuki Kaneko
Sotoyuki Kaneko 認為用倍福組件代替以前他們自行開發(fā)的控制器來作為 Aida 沖床的標準控制平臺帶來了明顯的好處：“如果我們自己繼續(xù)開發(fā)控制系統(tǒng)，我們還必須開發(fā)與系統(tǒng)相連的所有 I/O 端子模塊。考慮到各種各樣的客戶要求必會需要使用數(shù)目龐大的 I/O 端子模塊，這對我們來說幾乎是不可能實現(xiàn)的。而倍福不僅提供種類多樣的工業(yè) PC 產(chǎn)品，而且還能夠為所有必要的信號類型提供最廣泛的 I/O 端子模塊。品種規(guī)格繁多的產(chǎn)品、豐富的工程專業(yè)知識以及遍布全球的分銷網(wǎng)絡都是我們選擇倍福的重要原因。” 他補充道選擇倍福的另一個關鍵因素是他們的控制平臺非常靈活。工業(yè) PC 理念完全適合 Aida 的設計理念，因為所有必要的控制功能都可以與高度靈活的 TwinCAT 自動化軟件整合于一體。
Aida 沖壓生產(chǎn)線內(nèi)的每個工藝步驟都由安裝有 TwinCAT 軟件的工業(yè) PC（上）和各種 EtherCAT 端子模塊（下）控制
快速的過程控制和便捷的系統(tǒng)配置
在由多臺伺服沖床串聯(lián)構(gòu)成的生產(chǎn)線中，加工過程中的每一個步驟都由倍福一臺用作 EtherCAT 主站的工業(yè) PC 進行控制。它們通過 EL669x 橋接端子模塊相互通信。另一臺高性能工業(yè) PC 用作帶 EtherCAT “主時鐘”的上位控制器，確保所有沖床和輸送裝置的無縫同步。
在串聯(lián)生產(chǎn)線上，機器人負責將工件從一個工序轉(zhuǎn)移到下一個工序。保持機器人與成形工具之間的適當距離是提高產(chǎn)能效率的最重要因素：距離越小，沖床可以加工的產(chǎn)品數(shù)量越多。但是，如果距離太小，則可能會導致生產(chǎn)過程被中斷，從而增加系統(tǒng)出現(xiàn)故障的風險。為此，Aida 開發(fā)了一種基于 TwinCAT 的解決方案，它具有超快速控制循環(huán)、優(yōu)化同步和最小化機器人距離的功能特點，具有較高的生產(chǎn)可靠性。這樣，伺服串聯(lián)生產(chǎn)線具有每分鐘 20 沖程的能力，比之前的生產(chǎn)線效率高出約 50%。
伺服串聯(lián)生產(chǎn)線中還集成了 Aida Digital Motion System（ADMS）軟件，該軟件允許操作人員方便、自由地為每條生產(chǎn)線配置沖床運動參數(shù)。ADMS 能夠根據(jù)鈑金零件的表單數(shù)據(jù)確定最佳過程控制，用戶可以在現(xiàn)場的用戶界面上微調(diào)運動序列。除此之外，用戶還可以使用離線 3D 模擬器預先調(diào)整運動控制器。I/O 端子模塊用作 EtherCAT 從站，負責采集大量數(shù)據(jù)，如刀具位置、用于定位搬運機器人的伺服電機信息以及傳感器數(shù)據(jù)。ADMS 可以基于由 TwinCAT 實時處理的控制數(shù)據(jù)對運動序列進行模擬，并生成相應的路徑控制數(shù)據(jù)。Sotoyuki Kaneko 解釋道：“TwinCAT 可以將最多樣化的數(shù)據(jù)集成到運行時環(huán)境中，并向 PLC 和運動控制器發(fā)送實時反饋，這一點使系統(tǒng)受益匪淺。”
PC 控制系統(tǒng)為物聯(lián)網(wǎng)解決方案提供理想的支持
按 Aida 自己的說法，它們是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)的先驅(qū)之一，Sotoyuki Kaneko 認為 EtherCAT 和倍福組件也是這一領域中強大的創(chuàng)新驅(qū)動力。基于微軟 Azure™ 的 Aicare 系統(tǒng)（Aida Information Care）就是其中一個典型的例子。Aicare 可以監(jiān)測并顯示重要的沖壓數(shù)據(jù)，如產(chǎn)品質(zhì)量、運行參數(shù)和維護信息。Aicare 可以通過 EtherCAT 分布式時鐘同時連續(xù)地采集多個數(shù)據(jù)集，以分析加工成形的零件質(zhì)量。由于每個數(shù)據(jù)都有一個時間戳，因此可以方便地回顧分析每次沖程獲得的成形零件質(zhì)量。根據(jù) Sotoyuki Kaneko 的觀點，使用倍福的 PC 控制系統(tǒng)可以輕松實現(xiàn)在這種情況下所使用的機器學習過程（支持向量機，SVM）。
包括溫度和能耗數(shù)據(jù)在內(nèi)的運行數(shù)據(jù)，可以被安全地發(fā)送到 Azure™ 云服務，也可以在 Aicare 網(wǎng)頁上查看。此外，獲得授權的人員將會自動接收到所有報警和故障消息。關于這些功能特點，Sotoyuki Kaneko 總結(jié)道：“Aicare 從 EtherCAT 實時通信系統(tǒng)和 PC 控制系統(tǒng)中獲得巨大收益，因為這些技術支持與 Azure™ 等云服務的簡單集成，并使用先進的物聯(lián)網(wǎng)技術。”
關于德國倍福
倍福（Beckhoff）公司總部位于德國威爾市。作為全球自動化技術的驅(qū)動者，倍福定義了自動化領域的許多國際標準。公司所生產(chǎn)的工業(yè) PC、現(xiàn)場總線模塊、驅(qū)動產(chǎn)品和TwinCAT自動化軟件構(gòu)成了一套完整的、相互兼容的控制系統(tǒng)，可為各個工控領域提供開放式自動化系統(tǒng)和完整的解決方案。倍福于1997年進入中國市場，致力于幫助制造企業(yè)提升競爭優(yōu)勢，加速轉(zhuǎn)型升級。倍福在業(yè)內(nèi)享有“創(chuàng)新引擎”的美譽，公司所倡導的PC控制技術具有良好的開放性，將IT技術、互聯(lián)網(wǎng)和自動化技術完美融合，助力實現(xiàn)工業(yè) 4.0 和智能制造。憑借領先的技術優(yōu)勢和豐富的行業(yè)知識，倍福的創(chuàng)新產(chǎn)品和解決方案廣泛應用于風力發(fā)電、半導體、光伏太陽能、電子制造、金屬加工、包裝機械、物流輸送以及樓宇自控等眾多領域。
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