運籌帷幄，盡在 EtherCAT
德國 f | glass 公司致力於生產優質的平板玻璃，位於德國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塗層玻璃等特種產品，用於門窗隔熱和光伏發電行業等。德國f | glass 公司的玻璃塗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製技術。
作為荷蘭太陽能玻璃製造商 Scheutern 公司和德國 Interpane 公司的合資企業，德國 f | glass gongsishibolishengchanyuguangfuzujianzhizaolingyudelingxianzhizaoshang，youzheduoniandejingyanhezhuanyejishu，bingyongyouzuixianjindeshengchansheshihejianduandeshengchangongyi。qitucenggongyifangmiandejishushiliyuanziyudeguoInterpane 開發與谘詢公司，該公司一直專注於平板玻璃特殊塗層的應用工程、塗層工藝、機械製造以及工廠工程等方麵。
高度複雜的塗層工藝可生產加工麵積約 180m ×6 m的平板玻璃。塗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。可對尺寸高達 7 x 3.30 m (23 x 10.8-英尺)的平板玻璃進行塗層加工。
先進的塗層技術
噴濺塗覆法是德國Interpane gongsijinjiniansuocaiyongdetucengjishu，kezaizhenkonghuanjingzhongjinxinglianxudetucengchuli。bolicongjinliaokoukaishitongguoyixiliecaozuojian，jingyouchuansongshijinruzhenzhengdetucenggongzuoqu——濺射室。濺射室的氣壓低至 10-3 mba，幾乎相當於真空環境。為使塗層均勻，玻璃會在工裝夾具的導向下勻速運動。
在(zai)噴(pen)濺(jian)塗(tu)覆(fu)過(guo)程(cheng)中(zhong)，真(zhen)空(kong)環(huan)境(jing)的(de)陰(yin)極(ji)和(he)陽(yang)極(ji)之(zhi)間(jian)會(hui)施(shi)加(jia)以(yi)高(gao)電(dian)壓(ya)以(yi)獲(huo)取(qu)等(deng)離(li)子(zi)。然(ran)後(hou)，將(jiang)惰(duo)性(xing)氣(qi)體(ti)氬(ya)氣(qi)灌(guan)入(ru)濺(jian)射(she)室(shi)。當(dang)氬(ya)氣(qi)分(fen)子(zi)與(yu)濺(jian)射(she)室(shi)中(zhong)的(de)電(dian)子(zi)發(fa)生(sheng)碰(peng)撞(zhuang)後(hou)成(cheng)為(wei)帶(dai)正(zheng)電(dian)的(de)重(zhong)氬(ya)離(li)子(zi)，由(you)此(ci)產(chan)生(sheng)所(suo)需(xu)的(de)等(deng)離(li)子(zi)體(ti)。高(gao)電(dian)壓(ya)使(shi)得(de)氬(ya)離(li)子(zi)朝(chao)著(zhe)陰(yin)極(ji)的(de)塗(tu)層(ceng)材(cai)料(liao)（比如銀）加jia速su運yun動dong。在zai高gao電dian壓ya下xia，氬ya離li子zi獲huo取qu了le更geng多duo能neng量liang撞zhuang擊ji目mu標biao材cai料liao引yin起qi噴pen射she，噴pen射she物wu質zhi沉chen積ji到dao玻bo璃li上shang，形xing成cheng薄bo膜mo。為wei使shi濺jian射she的de目mu標biao材cai料liao產chan生sheng化hua學xue反fan應ying，還hai需xu將jiang氧yang氣qi引yin入ru到dao濺jian射she室shi內nei。
這zhe種zhong處chu理li工gong藝yi可ke以yi應ying用yong於yu多duo種zhong類lei型xing的de塗tu層ceng。經jing過guo塗tu層ceng工gong藝yi之zhi後hou，還hai能neng對dui玻bo璃li板ban進jin行xing進jin一yi步bu的de處chu理li，如ru加jia工gong為wei具ju有you出chu色se絕jue熱re性xing能neng的de隔ge熱re玻bo璃li，可ke應ying用yong於yu建jian築zhu物wu的de門men窗chuang。
以創新的理念滿足複雜的需求
在 Interpane 公司使用多年、並徹底掌握了塗層係統的工藝控製之後，iSATT 受托開發一種新的控製理念，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分布範圍擴大。
· 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係統與驅動櫃
· 濺射室采用模塊化設計，在控製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
· 與過程控製係統的連接
在德國 iSATT 公司的創新理念下，中央控製平台取代了多個外部 CPU 控製係統。配有Intel® Core™2 Duo CPU 的倍福工業 PC C5102、倍福 PLC 與運動控製軟件TwinCAT PTP，以及作為控製係統中樞的 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 公司塗層工藝總監 Jörg Mönnekes 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複雜需求。”
“出於以下考慮促使我們選擇這種集中化的理念。”iSATT 總經理 Peter Hennes 說道，“一方麵，不同位置的控製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、程序修改以及係統維護等工作都可以在一個位置上完成。此外，隻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。”
EtherCAT 網絡總共包括：20 個帶有 EtherCAT 從站連接的伺服控製器，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。工廠的擴充完成以後，還會另外添加 30 個帶有相同配置的熱連接組。
生產線全長為 180 米（590 英尺）。
塗層處理之後的質量控製。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。
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 公司的控製開發總監 Manfred Czybik 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，該係統還讓操作人員獲悉當前需優先處理的任務。”
濺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。
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 係統中的 TwinSAFE 端子來進行操作。控製室
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，並且就控製技術而言，需要由若幹I/O 以及PROFIBUS/CAN 主zhu站zhan所suo組zu成cheng的de熱re連lian接jie組zu，這zhe具ju體ti取qu決jue於yu設she備bei的de類lei型xing。陰yin極ji通tong過guo集ji中zhong式shi的de插cha頭tou連lian接jie件jian與yu控kong製zhi器qi進jin行xing通tong信xin。這zhe樣yang設she計ji的de好hao處chu在zai於yu，在zai控kong製zhi器qi運yun行xing時shi，熱re連lian接jie組zu可ke在zai任ren意yi位wei置zhi上shang與yuEtherCAT 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 端子模塊係統的另一大優勢。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，並將其插入任何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(wang)絡(luo)中(zhong)的(de)現(xian)場(chang)總(zong)線(xian)主(zhu)站(zhan)數(shu)量(liang)幾(ji)乎(hu)無(wu)任(ren)何(he)限(xian)製(zhi)，都(dou)可(ke)執(zhi)行(xing)其(qi)相(xiang)應(ying)任(ren)務(wu)。另(ling)一(yi)個(ge)有(you)效(xiao)改(gai)善(shan)是(shi)顯(xian)著(zhu)縮(suo)短(duan)了(le)現(xian)場(chang)總(zong)線(xian)設(she)備(bei)之(zhi)間(jian)的(de)電(dian)纜(lan)長(chang)度(du)。使(shi)主(zhu)站(zhan)和(he)從(cong)站(zhan)距(ju)離(li)更(geng)近(jin)，正(zheng)如(ru)本(ben)應(ying)用(yong)案(an)例(li)中(zhong)的(de)陰(yin)極(ji)裝(zhuang)置(zhi)所(suo)示(shi)。
在 EK1101 EtherCAT 耦合器中有一個ID 開kai關guan，用yong於yu地di址zhi的de分fen配pei。不bu僅jin可ke以yi在zai濺jian射she室shi內nei任ren意yi位wei置zhi執zhi行xing操cao作zuo，還hai可ke以yi識shi別bie陰yin極ji的de類lei型xing。每mei個ge陰yin極ji類lei型xing均jun會hui分fen配pei到dao一yi個ge地di址zhi範fan圍wei，並bing將jiang被bei導dao入ru到daoPLC 程序中，集成到所需的控製工藝。
運動控製係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係統來完成。集中計算所得的整定值會周期性地通過 EtherCAT chuansongdaosifuqudongxitong。shouxian，wuliaobanyunjiqirenhuijiangshengchanchudebolibanfangzaishengchanxiandeguntongshichuansongdaishang。zhexiebolibanjingguoqingxi，qingchudiaocunfangbolibanshiyongyufangzhizhanliandefenliwu。
最(zui)後(hou)一(yi)道(dao)工(gong)序(xu)是(shi)由(you)物(wu)料(liao)搬(ban)運(yun)機(ji)器(qi)人(ren)將(jiang)玻(bo)璃(li)板(ban)成(cheng)品(pin)搬(ban)離(li)生(sheng)產(chan)線(xian)，並(bing)放(fang)置(zhi)到(dao)運(yun)輸(shu)架(jia)上(shang)。在(zai)正(zheng)常(chang)輪(lun)班(ban)生(sheng)產(chan)中(zhong)，平(ping)均(jun)每(mei)分(fen)鍾(zhong)都(dou)會(hui)生(sheng)產(chan)出(chu)一(yi)塊(kuai)玻(bo)璃(li)板(ban)成(cheng)品(pin)。
之後，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，並進行上文所述的塗層處理工藝。為了確保塗層材料均勻沉積，必須確保玻璃的傳送過程不出現任何波動。
玻(bo)璃(li)完(wan)成(cheng)塗(tu)層(ceng)處(chu)理(li)並(bing)從(cong)濺(jian)射(she)室(shi)傳(chuan)送(song)出(chu)車(che)間(jian)後(hou)，需(xu)要(yao)對(dui)塗(tu)層(ceng)進(jin)行(xing)檢(jian)查(zha)。光(guang)學(xue)傳(chuan)感(gan)器(qi)會(hui)測(ce)量(liang)出(chu)玻(bo)璃(li)板(ban)的(de)反(fan)射(she)以(yi)及(ji)折(zhe)射(she)情(qing)況(kuang)，然(ran)後(hou)測(ce)量(liang)玻(bo)璃(li)板(ban)的(de)電(dian)阻(zu)，這(zhe)也(ye)是(shi)檢(jian)查(zha)塗(tu)層(ceng)質(zhi)量(liang)的(de)一(yi)種(zhong)方(fang)法(fa)。最(zui)後(hou)一(yi)步(bu)則(ze)是(shi)由(you)物(wu)料(liao)搬(ban)運(yun)機(ji)器(qi)人(ren)將(jiang)玻(bo)璃(li)板(ban)成(cheng)品(pin)搬(ban)離(li)生(sheng)產(chan)線(xian)，並(bing)放(fang)置(zhi)到(dao)運(yun)輸(shu)架(jia)上(shang)。在(zai)常(chang)規(gui)的(de)流(liu)水(shui)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)中(zhong)，生(sheng)產(chan)線(xian)上(shang)平(ping)均(jun)每(mei)分(fen)鍾(zhong)生(sheng)產(chan)一(yi)塊(kuai)玻(bo)璃(li)板(ban)成(cheng)品(pin)。
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 係統來進行操作。一旦激活了急停按鈕，所有驅動係統、閥門以及產生等離子體的動力裝置便會統一關閉。4 個KL6904 TwinSAFE 邏輯終端評估輸入的安全信號，並關閉輸出。TwinSAFE 端子之間的通信，控製器與 I/O 之間的數據交換均通過 EtherCAT 完成。
集中控製理念
盡管係統具有一定的複雜性，但德國 f | glass 公司還是選擇使用集中式控製係統。“我們認為該係統具有明顯的優勢”，德國f | glass 自動化方麵的專家Alexander Kick 解釋道，“一方麵，我們不再需要像分布式控製係統那樣，在控製器之間進行交叉通信；另一方麵，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、係統管理及存檔，連同集中式遠程訪問的管理成本都將大大降低。”
複雜但易於操作的控製技術
塗層生產線的可視化與主站控製係統通過倍福 ADS 接口連接到 TwinCAT。控製 PC 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 構成了控製係統與控製器之間的物理接口。
德國 f | glass 公司網址：www.fglass.de
德國iSATT 公司網址：www.isatt.de
德國Interpane 開發與谘詢公司網址:
www.interpane.com