全球電動汽車市場的快速增長需要特別高效的鋰離子電池製造工藝。Manz 公司的 BLS 500 激光焊接係統可以通過高精度的焊接方式將單體電池連接成電池模組。Manz 的圖形化編程工具和虛擬調試工具，以及倍福基於 PC 的高速控製技術以及基於此技術實現的連續 OPC UA 通信確保了高效率的生產。
高精度高效率的自動化鋰離子電池模組生產線
Manz AG 總部位於德國羅伊特林根市，是一家全球領先的高科技設備製造商，專精於電動車、動力電池、電子裝置、能(neng)源(yuan)和(he)醫(yi)療(liao)器(qi)械(xie)生(sheng)產(chan)設(she)備(bei)整(zheng)體(ti)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。其(qi)產(chan)品(pin)係(xi)列(lie)包(bao)括(kuo)定(ding)製(zhi)化(hua)的(de)實(shi)驗(yan)室(shi)生(sheng)產(chan)設(she)備(bei)或(huo)試(shi)點(dian)和(he)小(xiao)批(pi)量(liang)生(sheng)產(chan)設(she)備(bei)以(yi)及(ji)針(zhen)對(dui)批(pi)量(liang)生(sheng)產(chan)的(de)標(biao)準(zhun)化(hua)模(mo)塊(kuai)和(he)係(xi)統(tong)以(yi)及(ji)交(jiao)鑰(yao)匙(chi)生(sheng)產(chan)線(xian)。因(yin)此(ci)，公(gong)司(si)對(dui)設(she)備(bei)配(pei)置(zhi)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)技(ji)術(shu)的(de)靈(ling)活(huo)性(xing)和(he)性(xing)能(neng)要(yao)求(qiu)特(te)別(bie)高(gao)，比(bi)如(ru)單(dan)體(ti)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)和(he)電(dian)池(chi)係(xi)統(tong)以(yi)及(ji)電(dian)容(rong)器(qi)生(sheng)產(chan)設(she)備(bei)。
項目參與者在 BLS 500 前（從左到右）：倍福銷售和係統谘詢工程師 Oliver Heilig，Manz 市場營銷和企業傳播負責人 Axel Bartmann，Manz 軟件核心設計和產品開發主管 Stephan Lausterer，倍福汽車行業經理 Jörg Rottkord 和 Tilman Plaß，以及 Manz 流程開發人員 Felix Röckel
可根據應用需求定製的激光加工平台
全新的電池激光係統（BLS）500 就(jiu)是(shi)最(zui)好(hao)的(de)例(li)子(zi)，它(ta)是(shi)一(yi)個(ge)靈(ling)活(huo)的(de)用(yong)於(yu)完(wan)成(cheng)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)生(sheng)產(chan)中(zhong)的(de)各(ge)種(zhong)激(ji)光(guang)工(gong)藝(yi)的(de)加(jia)工(gong)平(ping)台(tai)。它(ta)配(pei)備(bei)標(biao)準(zhun)的(de)設(she)備(bei)底(di)座(zuo)，既(ji)可(ke)以(yi)作(zuo)為(wei)一(yi)個(ge)手(shou)動(dong)裝(zhuang)載(zai)工(gong)件(jian)的(de)單(dan)個(ge)係(xi)統(tong)獨(du)立(li)運(yun)行(xing)，也(ye)可(ke)以(yi)作(zuo)為(wei)集(ji)成(cheng)式(shi)生(sheng)產(chan)線(xian)的(de)一(yi)部(bu)分(fen)，實(shi)現(xian)高(gao)精(jing)度(du)激(ji)光(guang)焊(han)接(jie)，以(yi)及(ji)激(ji)光(guang)切(qie)割(ge)和(he)鑽(zuan)孔(kong)，或(huo)移(yi)除(chu)部(bu)分(fen)材(cai)料(liao)。
在實驗室場景的 BLS 500 deyingyongzhong，yigeyouruogangeyuanxingdantidianchizuchengdedianchimozubeishoudongcharudaoshebeizhong，danchucizhiwai，qiyubuzhouquanbudoushizidongwancheng。ranhoutongguojiguangjiangdangedianchihanjiedaojiechuyuanjianshang。tuxinghuabianchenggongju Smart Laser Assistant 使用底層電池模組的 CAD 數據創建相關配方，即所有焊接點的最佳路徑計算，以及每種情況下的合適激光功率。Manz 公司軟件核心設計和產品開發主管 Stephan Lausterer 在介紹其明顯的應用優勢時說道：“我們的編程工具可以幫助 BLS 500 更輕鬆地適應不同的應用需求，即不同的電池類型和模組格式。”然後可以在 Manz 的虛擬調試工具中方便地檢查結果，並且不僅如此，他補充道：“使(shi)用(yong)該(gai)模(mo)型(xing)可(ke)以(yi)在(zai)設(she)備(bei)真(zhen)正(zheng)進(jin)行(xing)機(ji)械(xie)安(an)裝(zhuang)之(zhi)前(qian)事(shi)先(xian)詳(xiang)細(xi)和(he)真(zhen)實(shi)地(di)測(ce)試(shi)控(kong)製(zhi)程(cheng)序(xu)，從(cong)而(er)加(jia)速(su)和(he)簡(jian)化(hua)調(tiao)試(shi)流(liu)程(cheng)。此(ci)外(wai)，通(tong)過(guo)圖(tu)像(xiang)處(chu)理(li)功(gong)能(neng)比(bi)較(jiao)電(dian)池(chi)包(bao)的(de) CAD 數據與真實數據，並將焊接過程中的所有偏移值計算在內，以實現高精度加工。所有這些方麵都可受益於 TwinCAT 控製軟件，它集成了方便、強大的 OPC UA 功能。”
基於 PC 的控製技術的係統優勢
近年來，Manz 公司越來越重視靈活、高性能的控製技術，正是這一點最終促成了我們與倍福的合作，至今已持續了 10 多年。Stephan Lausterer 對此做出了詳細的解釋：“一開始，Manz 開發了自己的控製技術；但(dan)由(you)於(yu)機(ji)械(xie)工(gong)程(cheng)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)地(di)使(shi)用(yong)電(dian)子(zi)元(yuan)器(qi)件(jian)，並(bing)且(qie)該(gai)領(ling)域(yu)的(de)創(chuang)新(xin)周(zhou)期(qi)又(you)特(te)別(bie)快(kuai)，自(zi)行(xing)開(kai)發(fa)變(bian)得(de)越(yue)來(lai)越(yue)困(kun)難(nan)。因(yin)此(ci)，我(wo)們(men)決(jue)定(ding)尋(xun)找(zhao)一(yi)個(ge)專(zhuan)業(ye)的(de)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)供(gong)應(ying)商(shang)合(he)作(zuo)。我(wo)們(men)根(gen)據(ju)一(yi)定(ding)的(de)標(biao)準(zhun)評(ping)估(gu)了(le)多(duo)家(jia)供(gong)應(ying)商(shang)的(de)產(chan)品(pin)和(he)技(ji)術(shu)，最(zui)終(zhong)結(jie)果(guo)證(zheng)明(ming)，基(ji)於(yu) PC 的控製技術是最符合我們需求的解決方案，尤其是基於 PC 的解決方案具有靈活、開放並可精確擴展的係統架構。此外，吸引我們的還有倍福的創新實力，那時我們就已經非常重視創新。”
各種防護等級為 IP20 的 EtherCAT 端子模塊和防護等級高達 IP67 的 EtherCAT 端子盒（此處為BLS 500 配備的 EP2338 和 Ep5101）幫助 Manz 實現係統的模塊化設計
倍福汽車行業經理 Tilman Plaß 從自動化的角度補充說道：“基於 PC 的控製技術可以很好地滿足 Manz 係xi統tong的de高gao要yao求qiu，比bi如ru使shi用yong我wo們men的de控kong製zhi技ji術shu可ke以yi實shi現xian較jiao短duan的de周zhou期qi時shi間jian，以yi及ji涵han蓋gai整zheng個ge應ying用yong所suo有you過guo程cheng的de邏luo輯ji，這zhe一yi點dian尤you其qi可ke以yi加jia快kuai規gui格ge切qie換huan速su度du。全quan麵mian的de TwinCAT 軟件功能以及 OPC UA 通信從兩個方麵帶來了更多優勢。例如，Manz 作為 TwinCAT 3 的早期用戶，可以為我們提供重要的用戶反饋信息，這也是雙方合作的一部分。”
BLS 500 控製器的硬件核心是一台 C6030 超緊湊型工業 PC，Stephan Lausterer 在描述其主要優勢時說道：“C6030 非常適合用於像這樣安裝空間有限的應用。此外，它搭載 Intel® CoreTM i7 chuliqi，weishebeikongzhihekeshihuatigonglezugoudejisuannengli，bingqienenggoumanzuweilaideyingyongxuqiu，youqizhideyitideshi，beifuzhengzhubujichengheshidexinyidaichuliqi，zaichaojincougongye PC 係列中推出擁有更多接口的型號，如 C6032。”Stephan Lausterer 認為，從另一個角度來看，這款多功能工業 PC 也為他們帶來了很大的優勢：
它可以顯著簡化采購和倉儲工作。這也適用於對我們 Manz 公司來說非常重要的整個軟硬件測試工具鏈。所有軟件都使用虛擬機以及真實硬件進行測試。”
總而言之，TwinCAT 自動化軟件很好地滿足了 Manz 的要求，Stephan Lausterer 證實道：“TwinCAT 集成在 Visual Studio® 中也讓我們獲益匪淺，因為我們的軟件團隊中也有多名高級語言程序員。除此之外，通過各個編程語言的編輯器以及安全編輯器、TwinCAT Scope 和 TwinCAT HMI 等各種功能還能提高整體靈活性。我們認為，這種高集成度是 TwinCAT 的獨特賣點。”使用 C++ 語言和 TwinCAT 3 NC PTP、NC I 和運動學變換功能模塊可以非常方便地編程和仿真運動控製係統，然後在實時環境中作為 TcCOM 模塊運行。此外，TcCOM 概念可以更輕鬆地重複使用程序代碼，並對知識產權提供適當的保護。
C6030 超緊湊型工業 PC 作為 BLS 500 的強大控製核心，隻需很小的安裝空間
通過 OPC UA 實現上位通信
Manz 除了使用 EtherCAT 實現設備過程本身的高速通信之外，即工業 PC 和 EtherCAT 端子模塊或驅動器之間的通信，還采用 OPC UA 交換整個 BLS 500 的數據。包括將相機圖像傳輸給 HMI，集成到上位係統，以及雙向通信等任務都通過 TwinCAT 3 OPC UA（TF6100）功能組件實現。虛擬調試工具也通過 OPC UA 與 TwinCAT 控製器交換數據。在這方麵，Tilman Plaß 指出了以下幾點：“OPC UA 的通信範圍極為廣泛。Manz 很早就認識到了標準化、安全以及獨立於供應商的通信所具備的優勢，並大規模地使用了高性能的 TwinCAT OPC UA 服務器和客戶端。”Stephan Lausterer 證實了這一點：“幾乎所有的外部通信都通過 OPC UA 實現，無論是我們的工業 4.0 產品還是客戶應用。對於不支持 OPC UA 的第三方組件，則可以使用 TwinCAT 3 TCP/IP（TF6310）功能組件或 XML 服務器（TF6421），這也充分顯示了基於 PC 的控製係統的開放性。”
除了獨立於製造商之外，IT 安全性對 Manz 來說也是一個很重要的方麵。OPC UA 在方麵有明顯的優勢，即通信堆棧中已經集了相應的安全機製，這意味著從一開始就已經提供了必要的安全性能。Stephan Lausterer 認為，安全性在未來會成為越來越重要的話題。另一個好處是，倍福作為 OPC UA 技術的早期踐行者，已經很就在控製端實施了 OPC UA 客戶端。Tilman Plaß 也證實了這一點：“倍福早在 2014 年就已經展示了通過 SOA PLC（SOA = 麵向服務的架構）實現的 TwinCAT 3 應用場景，它結合了邏輯功能和 OPC UA 服務，實現了數據一致、安全和標準化的通信。”
關於德國倍福
倍福（Beckhoff）是一家專注於自動化新技術的德資企業，創立於 1980 年(nian)，總(zong)部(bu)位(wei)於(yu)德(de)國(guo)威(wei)爾(er)市(shi)。作(zuo)為(wei)全(quan)球(qiu)自(zi)動(dong)化(hua)技(ji)術(shu)的(de)驅(qu)動(dong)者(zhe)，倍(bei)福(fu)定(ding)義(yi)了(le)自(zi)動(dong)化(hua)領(ling)域(yu)的(de)許(xu)多(duo)標(biao)準(zhun)，是(shi)國(guo)際(ji)標(biao)準(zhun)的(de)製(zhi)定(ding)者(zhe)和(he)推(tui)動(dong)者(zhe)。公(gong)司(si)所(suo)生(sheng)產(chan)的(de)工(gong)業(ye) 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。經過 40 年的發展和努力，倍福已在世界各地設立 30 多家分支機構，加上全球的合作夥伴，業務遍及 70 多個國家和地區。
倍福於 1997 年進入中國市場，中國區總部落戶於上海市北高新產業園區，現有員工 300 人，辦事處遍及國內 30 座大中城市。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、印刷機械、塑料加工、輪胎加工、木材加工、玻璃機械、物流輸送以及樓宇自動化等眾多領域。
公司傾力推廣的 EtherCAT 實時工業以太網於 2014 年成為中國國家推薦性標準，並已入編工信部的《國家智能製造標準體係建設指南》。作為一家技術驅動型公司，倍福一直注重在技術上尋求突破創新，在業內享有“創新引擎”的美譽。倍福基於 PC 的控製技術具有良好的開放性，它支持所有主流的工業通信協議，將 IT 技術、互聯網和自動化技術完美融合在一起，為實現工業 4.0 和智能製造奠定了堅實的技術基礎。
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