高速、開放式控製技術打造支持物聯網技術的高效衝壓生產線

2026-04-07 04:26:44

在提高生產質量和生產效率的同時實施工業 4.0 和物聯網(IoT)方案,這一需求帶來了工廠數據量的大幅增長。基於 PC 的控製技術性能優異,並能夠與 IT 領域深度融合,為處理這些龐大的數據量提供了理想的基礎。

總部位於日本神奈川縣的衝床製造商 Aida Engineering 很早就認識到了這一優勢。因此,該公司多年來一直采用倍福基於 PC 的控製技術,並為其衝壓解決方案(如用於汽車行業)采用全球標準 EtherCAT 技術。

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Aida Engineering 公司汽車製造廠中的串聯衝壓生產線

Aida 最大的伺服衝床可對原材料施加 3000 噸以上的壓力。伺服衝床專為大規模生產而設計,可廣泛應用於各種行業,特別是汽車行業。Aida 伺服衝床通過精確的速度控製,可以用非常高的精度加工這種高強度材料。特別是在歐洲,車身製造中已經采用複雜設計。Aida 專門針對這類應用設計了一款串聯式伺服壓力機。這種型號的衝床可以在很短的時間內衝出複雜的幾何圖形。

基於 PC 的大型衝壓線控製

這樣一個大型工廠能夠順利運轉的前提條件是優化控製和精確同步執行單個工藝步驟的多台衝床和輸送裝置。Aida 使用倍福的工業 PC、TwinCAT 3 自動化軟件和 EtherCAT I/O 端子模塊來控製中高性能等級的伺服衝床。連接多台衝床的輸送裝置也由 PC 控製係統進行控製。據 Aida 係統控製部門主管 Sotoyuki Kaneko jieshao,beifudekongzhipingtaijiujingkaoyan,jishishizaiduijinshuchengxingyaoqiuhengaodeouzhouqicheshichang,yededaoleguangdayonghuderenke。zaizhezhongyaoqiuyangedehuanjingzhong,shiyongjuyouliugebutonggongyibuzhoudedaxingchuanliansifuchongchuangbingbushaojian。

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Aida 係統控製部門主管 Sotoyuki Kaneko

Sotoyuki Kaneko 認為用倍福組件代替以前他們自行開發的控製器來作為 Aida 衝床的標準控製平台帶來了明顯的好處:“如果我們自己繼續開發控製係統,我們還必須開發與係統相連的所有 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目龐大的 I/O 端子模塊,這對我們來說幾乎是不可能實現的。而倍福不僅提供種類多樣的工業 PC 產品,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。品種規格繁多的產品、豐富的工程專業知識以及遍布全球的分銷網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製平台非常靈活。工業 PC 理念完全適合 Aida 的設計理念,因為所有必要的控製功能都可以與高度靈活的 TwinCAT 自動化軟件整合於一體。

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Aida 衝壓生產線內的每個工藝步驟都由安裝有 TwinCAT 軟件的工業 PC(上)和各種 EtherCAT 端子模塊(下)控製

快速的過程控製和便捷的係統配置

在由多台伺服衝床串聯構成的生產線中,加工過程中的每一個步驟都由倍福一台用作 EtherCAT 主站的工業 PC 進行控製。它們通過 EL669x 橋接端子模塊相互通信。另一台高性能工業 PC 用作帶 EtherCAT “主時鍾”的上位控製器,確保所有衝床和輸送裝置的無縫同步。

在zai串chuan聯lian生sheng產chan線xian上shang,機ji器qi人ren負fu責ze將jiang工gong件jian從cong一yi個ge工gong序xu轉zhuan移yi到dao下xia一yi個ge工gong序xu。保bao持chi機ji器qi人ren與yu成cheng形xing工gong具ju之zhi間jian的de適shi當dang距ju離li是shi提ti高gao產chan能neng效xiao率lv的de最zui重zhong要yao因yin素su:距ju離li越yue小xiao,衝chong床chuang可ke以yi加jia工gong的de產chan品pin數shu量liang越yue多duo。但dan是shi,如ru果guo距ju離li太tai小xiao,則ze可ke能neng會hui導dao致zhi生sheng產chan過guo程cheng被bei中zhong斷duan,從cong而er增zeng加jia係xi統tong出chu現xian故gu障zhang的de風feng險xian。為wei此ci,Aida 開發了一種基於 TwinCAT 的解決方案,它具有超快速控製循環、優化同步和最小化機器人距離的功能特點,具有較高的生產可靠性。這樣,伺服串聯生產線具有每分鍾 20 衝程的能力,比之前的生產線效率高出約 50%。

伺服串聯生產線中還集成了 Aida Digital Motion System(ADMS)軟件,該軟件允許操作人員方便、自由地為每條生產線配置衝床運動參數。ADMS 能夠根據鈑金零件的表單數據確定最佳過程控製,用戶可以在現場的用戶界麵上微調運動序列。除此之外,用戶還可以使用離線 3D 模擬器預先調整運動控製器。I/O 端子模塊用作 EtherCAT 從站,負責采集大量數據,如刀具位置、用於定位搬運機器人的伺服電機信息以及傳感器數據。ADMS 可以基於由 TwinCAT 實時處理的控製數據對運動序列進行模擬,並生成相應的路徑控製數據。Sotoyuki Kaneko 解釋道:“TwinCAT 可以將最多樣化的數據集成到運行時環境中,並向 PLC 和運動控製器發送實時反饋,這一點使係統受益匪淺。”

PC 控製係統為物聯網解決方案提供理想的支持

按 Aida 自己的說法,它們是物聯網係統開發的先驅之一,Sotoyuki Kaneko 認為 EtherCAT 和倍福組件也是這一領域中強大的創新驅動力。基於微軟 Azure™ 的 Aicare 係統(Aida Information Care)就是其中一個典型的例子。Aicare 可以監測並顯示重要的衝壓數據,如產品質量、運行參數和維護信息。Aicare 可以通過 EtherCAT fenbushishizhongtongshilianxudicaijiduogeshujuji,yifenxijiagongchengxingdelingjianzhiliang。youyumeigeshujudouyouyigeshijianchuo,yincikeyifangbiandihuigufenximeicichongchenghuodedechengxinglingjianzhiliang。genju Sotoyuki Kaneko 的觀點,使用倍福的 PC 控製係統可以輕鬆實現在這種情況下所使用的機器學習過程(支持向量機,SVM)。

包括溫度和能耗數據在內的運行數據,可以被安全地發送到 Azure™ 雲服務,也可以在 Aicare 網頁上查看。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。關於這些功能特點,Sotoyuki Kaneko 總結道:“Aicare 從 EtherCAT 實時通信係統和 PC 控製係統中獲得巨大收益,因為這些技術支持與 Azure™ 等雲服務的簡單集成,並使用先進的物聯網技術。”

關於德國倍福

倍福(Beckhoff)公司總部位於德國威爾市。作為全球自動化技術的驅動者,倍福定義了自動化領域的許多國際標準。公司所生產的工業 PC、現場總線模塊、驅動產品和TwinCAT自動化軟件構成了一套完整的、相互兼容的控製係統,可為各個工控領域提供開放式自動化係統和完整的解決方案。倍福於1997年進入中國市場,致力於幫助製造企業提升競爭優勢,加速轉型升級。倍福在業內享有“創新引擎”的美譽,公司所倡導的PC控製技術具有良好的開放性,將IT技術、互聯網和自動化技術完美融合,助力實現工業 4.0 和智能製造。憑借領先的技術優勢和豐富的行業知識,倍福的創新產品和解決方案廣泛應用於風力發電、半導體、光伏太陽能、電子製造、金屬加工、包裝機械、物流輸送以及樓宇自控等眾多領域。

更多信息,請登陸 Beckhoff 中文官方網站:www.beckhoff.com.cn