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倍福-全集成開放式控制技術(shù)引領(lǐng)未來無限擴(kuò)展可能

??2024-10-28 閱讀:477

CLX 光纖激光系統(tǒng)是 Cincinnati Inc. 的新一代數(shù)控解決方案,完美結(jié)合了該公司 125 年之久的機(jī)械工程領(lǐng)域深厚底蘊(yùn)與金屬加工領(lǐng)域的未來技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。

基于 EtherCAT 和 PC 的控制技術(shù)驅(qū)動(dòng)新一代激光切割機(jī)性能飛躍

Cincinnati Incorporated(CI)作為金屬加工設(shè)備領(lǐng)域的先驅(qū),迄今已有 125 年歷史,數(shù)十年來一直為全球市場(chǎng)提供經(jīng)久耐用的加工設(shè)備。公司之所以能夠持續(xù)取得這樣的成就,核心根源在于其從硬件到軟件的全方位自主研發(fā)實(shí)力。然而,深入研發(fā)專有控制技術(shù)不僅面臨著巨大的成本壓力,而且在技術(shù)支持方面也是挑戰(zhàn)重重。CI 公司的工程師指出,自轉(zhuǎn)向使用基于 PC 的控制技術(shù)后,開發(fā)工作遇到的唯一瓶頸來自于物理層面上的限制。

總部位于俄亥俄州哈里森的 Cincinnati Inc. 一直走在金屬加工技術(shù)的前沿。憑借其可靠且高性能的折彎、剪切、激光切割等設(shè)備,該公司已然成為美國設(shè)備制造領(lǐng)域中的標(biāo)志性品牌。據(jù)新業(yè)務(wù)機(jī)械銷售業(yè)務(wù)部負(fù)責(zé)人 Matt Garbarino 介紹,在 Cincinnati Inc.,“掌控一切(Own It)”理念指引著從產(chǎn)品開發(fā)、銷售到長期服務(wù)和技術(shù)支持的每一個(gè)環(huán)節(jié)。“我們幾十年前生產(chǎn)的設(shè)備至今仍在使用,并且在很多情況下,這些設(shè)備仍然能夠獲得我們的技術(shù)支持。”Garbarino 自豪地說道,“我們?nèi)栽跒?20 世紀(jì) 40 年代的設(shè)備生產(chǎn)備件,確保它們繼續(xù)運(yùn)行無虞。當(dāng)然,為新舊設(shè)備提供支持本身也是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。”

CLX 激光切割機(jī)可以實(shí)現(xiàn)可靠、高精度和高吞吐量的數(shù)控金屬加工,這對(duì)于合同制造商而言,是確保生產(chǎn)線持續(xù)以最大產(chǎn)能高效運(yùn)行的關(guān)鍵所在。CLX 激光切割機(jī)可以實(shí)現(xiàn)可靠、高精度和高吞吐量的數(shù)控金屬加工,這對(duì)于合同制造商而言,是確保生產(chǎn)線持續(xù)以最大產(chǎn)能高效運(yùn)行的關(guān)鍵所在。

日益增長的創(chuàng)新壓力

擁有 CLX 光纖激光系統(tǒng)后,CI 面臨的挑戰(zhàn)遠(yuǎn)不止于單純?cè)O(shè)計(jì)下一代激光切割機(jī)那么簡(jiǎn)單。最重要的一點(diǎn)是,CI 客戶群中有約三分之一為 OEM,而另外三分之二則為加工車間,對(duì)于他們來說,CLX 必須快速、直觀且可靠。對(duì)于激光切割系統(tǒng)而言,任何停機(jī)都是不可容忍的,因?yàn)樗鼤?huì)引發(fā)多米諾骨牌式的連鎖反應(yīng),瞬間波及整個(gè)生產(chǎn)設(shè)施。“一旦激光器停機(jī),我們就不得不安排壓力制動(dòng)器的操作員先行離開,而數(shù)小時(shí)后,焊接工人也不得不面臨停工回家的局面。”Cincinnati Inc 產(chǎn)品經(jīng)理 Troy Wilson 說道。

“早在上世紀(jì) 80 至 90 年代,我們就已成為美國首批激光切割機(jī)制造商之一,并在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出,占據(jù)市場(chǎng)領(lǐng)先地位。但在那個(gè)時(shí)代,無論是增加新功能、刪除現(xiàn)有功能,還是對(duì)工作模式進(jìn)行革新,通常都需要耗時(shí)近三年之久。而現(xiàn)在只需要 6 到 18 個(gè)月。”Wilson 說道。

如今,隨著科技的飛速發(fā)展,設(shè)備的復(fù)雜性正以前所未有的速度增長。在金屬加工領(lǐng)域,這一趨勢(shì)尤為明顯,工序之間需要頻繁地增添先進(jìn)的搬運(yùn)系統(tǒng),以高效送入材料并精準(zhǔn)移除已完成的工件。然而,CI 公司之前的供應(yīng)商提供的傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)存在明顯的局限性,不僅缺乏可擴(kuò)展性,而且所采用的編程語言未能遵循 IEC 61131-3 標(biāo)準(zhǔn)。這不僅拖慢了開發(fā)速度,而且還限制了招聘新工程師時(shí)的選擇范圍,縮小了潛在的人才庫。

此外,CI 的客戶常常提出定制化改裝設(shè)備的需求,旨在升級(jí)至功率更大的激光器或增加其它功能。不同于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手直接推薦客戶購買全新設(shè)備,CI 在滿足客戶提出的改裝需求時(shí),往往需要投入更多的人力與物力資源。因此,未來的平臺(tái)必須能夠高度靈活地連接和斷開各種設(shè)備,同時(shí)能在軟件層面實(shí)現(xiàn)參數(shù)的快速調(diào)整與修改。

永不止步的領(lǐng)先技術(shù)

CLX 光纖激光系統(tǒng)利用 C6030 超緊湊型工業(yè) PC 控制整臺(tái) CNC 數(shù)控機(jī)床。這種可擴(kuò)展的機(jī)床控制器具有強(qiáng)大的處理能力和靈活的接口選項(xiàng)。最為關(guān)鍵的是,它消除了以前存在的技術(shù)過時(shí)問題。倍福精心設(shè)計(jì)的基于 PC 的控制器和軟件支持向后兼容,并能靈活適應(yīng)未來的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。

“我們選擇倍福的一個(gè)主要考量是,他們對(duì)于技術(shù)前瞻性的承諾,確保我們不必再擔(dān)心控制器被淘汰的隱憂。倍福會(huì)主動(dòng)為客戶解決這一后顧之憂。”Matt Garbarino 強(qiáng)調(diào)道,“對(duì)于倍福而言,工業(yè) PC 升級(jí)迭代只是產(chǎn)品開發(fā)過程中自然而然的一環(huán)。當(dāng)我們自行設(shè)計(jì)并生產(chǎn) CPU 時(shí),一旦芯片及其它關(guān)鍵組件面臨技術(shù)淘汰或過期,整個(gè)系統(tǒng)可能會(huì)因此陷入停滯不前的困境。擁有這樣一家供應(yīng)商,全權(quán)負(fù)責(zé)解決我們面臨的所有難題,徹底改變了游戲規(guī)則。”

倍福精心定制的雙屏 CP3924 控制面板以其直觀且充滿現(xiàn)代感的操作界面,為用戶帶來了前所未有的操作體驗(yàn)。倍福精心定制的雙屏 CP3924 控制面板以其直觀且充滿現(xiàn)代感的操作界面,為用戶帶來了前所未有的操作體驗(yàn)。

現(xiàn)代編程標(biāo)準(zhǔn)的選擇

作為一個(gè)通用的開發(fā)和 Runtime 平臺(tái),TwinCAT 3 自動(dòng)化軟件還確保了面向未來的可擴(kuò)展性。得益于 TwinCAT 與 Microsoft Visual Studio? 的集成,工程師們能夠使用最適合其應(yīng)用需求的編程語言進(jìn)行開發(fā),包括面向?qū)ο蟮?IEC61131-3 標(biāo)準(zhǔn)語言和高級(jí)語言、自定義和預(yù)定義的功能塊,以及計(jì)算機(jī)科學(xué)語言。相較于之前供應(yīng)商所采用的專用腳本語言相比,這無疑是一次極大的進(jìn)步。

TwinCAT Scope 軟件示波器也為調(diào)試工作的順利進(jìn)行提供了助力。另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是 TwinCAT 的開發(fā)環(huán)境是免費(fèi)的,僅在使用 Runtime 時(shí)才需要授權(quán)。“在 TwinCAT 中創(chuàng)建原型系統(tǒng)無需支付任何費(fèi)用,而且編碼也很靈活,因此我可以經(jīng)常將軟件模塊從一個(gè)程序復(fù)制并粘貼至另一個(gè)程序。”Cincinnati 公司的電氣工程經(jīng)理 Zackary Bischoff 說道。

借助 CLX 的用戶界面設(shè)計(jì),對(duì)設(shè)備運(yùn)行期間的控制訪問變得更加直觀。操作人員和維護(hù)人員在排除故障或調(diào)整設(shè)備時(shí),不必再花費(fèi)大量時(shí)間翻閱過時(shí)的梯形邏輯。定制的 24 英寸安裝臂安裝式 CP3924 雙屏控制面板完美融合了優(yōu)雅設(shè)計(jì)與超大尺寸的視覺界面,其界面上精心印刻了 Cincinnati Inc. 的品牌標(biāo)志。

EtherCAT 助力實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化

倍福的 EtherCAT 工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)和伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)進(jìn)一步提升了系統(tǒng)整體性能與可擴(kuò)展性。EtherCAT 不僅能夠?qū)崿F(xiàn)高速實(shí)時(shí)通信,還允許用戶自由選擇網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),一個(gè)網(wǎng)絡(luò)就可以容納多達(dá) 65,535 個(gè)節(jié)點(diǎn)。作為一項(xiàng)領(lǐng)先的開放式協(xié)議,EtherCAtT 極大地簡(jiǎn)化了與其它工業(yè)通信協(xié)議的連接。CI 還運(yùn)用 TwinSAFE 在相同的非安全設(shè)備 I/O 網(wǎng)段中添加安全功能。

“我們廣泛采用倍福生產(chǎn)的各種 EtherCAT I/O 模塊。”Zackery Bischoff 強(qiáng)調(diào)道,“熱連接能力,即在持續(xù)運(yùn)行狀態(tài)下連接或斷開 EtherCAT 設(shè)備,非常強(qiáng)大,尤其是在我們的自動(dòng)噴嘴更換器(ANC)上。在將機(jī)器人乃至沖床等重型設(shè)備集成至整條生產(chǎn)線時(shí),EtherCAT 所提供的這種高度靈活性變得尤為關(guān)鍵。”

AX8000 多軸伺服系統(tǒng)以其緊湊而節(jié)省空間的設(shè)計(jì),為工業(yè)領(lǐng)域帶來了強(qiáng)大的運(yùn)動(dòng)控制解決方案。雙通道驅(qū)動(dòng)器具備同時(shí)為兩個(gè) AM8000 系列伺服電機(jī)獨(dú)立供電的能力,而創(chuàng)新的 單電纜技術(shù)(OCT)更是極大地簡(jiǎn)化了接線工作,僅需一根電纜即可為電機(jī)提供動(dòng)力和反饋信號(hào)。此外,倍福的伺服解決方案還以其卓越的高動(dòng)態(tài)性能與高精度控制而著稱。

“我們過去的設(shè)備曾受到控制硬件性能瓶頸和網(wǎng)絡(luò)局限性的雙重制約。然而,這一限制已成為過去式。”Troy Wilson 表示道,“當(dāng)前的限制因素僅是物理極限。”

通過部署在分布式開關(guān)盒內(nèi)的多個(gè) EtherCAT 端子模塊全面監(jiān)測(cè) CLX 光纖激光系統(tǒng)通過部署在分布式開關(guān)盒內(nèi)的多個(gè) EtherCAT 端子模塊全面監(jiān)測(cè) CLX 光纖激光系統(tǒng)

掌控一切(Own It— 惠及未來

CLX 光纖激光系統(tǒng)已經(jīng)取得了令人矚目的輝煌成就,然而,CI 公司的工程團(tuán)隊(duì)并沒有因此自滿。第二代機(jī)器將于 2024 年底問世。

Cincinnati Inc. 公司利用基于 PC 的控制技術(shù)將設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸至云端的固有能力直接融入其工業(yè) 4.0 戰(zhàn)略規(guī)劃中。CI 公司工程部副總監(jiān) Paul Frederick 表示,該公司的軟件解決方案,尤其是基于云計(jì)算的設(shè)備監(jiān)測(cè)解決方案,能夠直接從所連接的 CLX 系統(tǒng)獲取關(guān)鍵性能參數(shù)和診斷信息。工程師可以輕松遠(yuǎn)程登錄,通過切割單元內(nèi)的三個(gè)機(jī)器視覺相機(jī)實(shí)時(shí)查看作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的每一個(gè)細(xì)微變化,或使用 TwinCAT Scope 進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)分析。

“在設(shè)計(jì)過程和性能評(píng)估階段,我們發(fā)現(xiàn)管理倍福控制系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)訪問變得前所未有的簡(jiǎn)便,因此我們能夠更有效地優(yōu)化系統(tǒng)性能。”Frederick 說道,“我們能夠?qū)崟r(shí)繪制機(jī)床的任意關(guān)鍵參數(shù)的圖表。”

工程團(tuán)隊(duì)致力于通過全面采用倍福標(biāo)準(zhǔn)化方案,簡(jiǎn)化編程流程并提升技術(shù)支持效率。隨著制造設(shè)備逐步向協(xié)同作業(yè)模式轉(zhuǎn)型,摒棄以往自動(dòng)化孤島的運(yùn)作方式,CI 公司工程總監(jiān) Les Rogers 認(rèn)為模塊化設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵要素。“如今,我們已成功構(gòu)建了一個(gè)高度模塊化的平臺(tái),這一平臺(tái)能夠靈活部署于我們業(yè)務(wù)的各個(gè)層面,徹底擺脫了以往依賴內(nèi)部垂直制造戰(zhàn)略所設(shè)計(jì)的專用板卡的局限性。”他自豪地說道,“模塊化設(shè)計(jì)還為現(xiàn)有設(shè)備提供了便捷高效的升級(jí)路徑。我們已奠定了一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),可以在未來為所有客戶提供更加全面、高效的支持與服務(wù)。”

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