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通过Ether CAT中的热连接功能实现高度灵活的机械方案

2015年10月09日 15:57:33 中国传动网

1引言

i-Web一个重要的商业印刷用户就是来自明尼苏达州圣路易斯公园的Japs-Olson印刷公司。Japs-Olson生产各种风格和样式的印刷品,如采用高品质UV涂料的直邮信函广告、单页邮寄品(信和信封一体)、带收条的直邮信函、集成式标签,等等。精美的设计、高品质的后整理以及个性化提高了最终客户的响应率,Japs-Olson还致力于降低印刷和直邮广告的成本。这需要具有最高自动化水平的机器。如图1所示。

2模块化机械设计提高了生产灵活性

i-Web为Japs-Olson开发的机器模块用在印刷品的后整理中,即折叠、切割、打孔、粘合和码垛。“灵活的机械设计和尖端伺服驱动技术的使用进一步巩固了i-Web和Japs-Olson之间的关系,我们自上世纪80年代初就已经开始合作。”公司总裁MichaelMurphy说道。“i-Web的机器模块可以灵活组合,这让我们能够根据不断变化的生产要求快速作出响应。”如图2所示。

i-web使用先进的伺服驱动技术已经有30年的历史,公司在2008年遇到了技术瓶颈。总裁BobWilliams解释说:“使用我们以前的系统,我们只能够控制有限数量的轴。我们还不得不为我们的I/O和运动控制设备使用两种不同的现场总线系统。当我们准备开发一个新的运动控制平台时,我们考虑将运动控制、IO和安全系统集成于同一个总线系统内。”

经过周密的市场分析和调查,i-Web选择了Beckhoff基于PC和EtherCAT的控制平台。“EtherCAT的高性能给我们留下了特别深刻的印象。”BobWilliams回忆道。“由于EtherCAT在100毫秒内能够与多达100个的伺服轴通讯,我们能够轻松解决先前的有关数据吞吐量和通讯方面的总线系统问题。”Beckhoff美国分公司应用工程师GilbertPeterson阐述道。

3通过EtherCAT实现热连接功能

在后整理系统中,多个热连接组必须灵活地共同协作,因为每个机器模块都必须根据各自的印刷作业组合在一起。因此,能够以最短的停机时间快速适应新的产品类型成为一个基本要求。“有了EtherCAT和AX5000系列伺服驱动器,我们能够轻松实现热连接功能并分别独控制众多的运动轴。”BobWilliams解释说道。“由于装有TwinCAT自动化软件的中央工业PC处理整个运动控制系统,我们再也不用在必须更换驱动器时下载记录。这在机器启动时是个巨大的优势。即使非自动化专家现在也可以更换驱动器,只要他们具有标准的电工和维修技能。”

4针对PLC、运动控制和安全技术的集成式平台

i-Web为其所有生产线都使用了C6920和C6930系列装有TwinCATNCPTP软件的工业PC作为PLC和运动控制的自动化平台。TwinCAT软件处理所有自动化任务,包括运动控制和热连接功能。可视化通过各种面板型PC实现,如适合安装臂安装的CP72xx系列或适合控制柜安装的CP67xx系列。

在印刷工艺中,纸张通过多个直驱辊输送经过i-Web设备。这需要与后整理设备精确同步。用来移动旋转站、补偿器、印刷头等的步进电机通过紧凑型步进电机I/O端子模块EL7031和EL7041控制。

EtherCAT在系统安全方面也扮演了关键的角色。i-Web借助TwinSAFE组件和SafetyoverEtherCAT协议实现各种紧急停止、互锁及其它安全相关系统的整合。“TwinSAFEI/O端子模块让我们能够实施更安全的技术。”BobWilliams解释说道。“这里,EtherCAT端子模块还提供了如此高的灵活性,我们无需实施一个单独的安全网络。”

由于后整理模块可以灵活地添加到生产线上或从生产线上拆卸下来。因此,每个模块都必须有自己的安全系统。假如一名员工无意中触发了“打开防护装置”这个条件,TwinSAFE可以确保系统安全并以受控的方式停止。必要时,可以为一个单独的模块、一个区域甚至整个生产线触发这种安全模式。

5远程访问节省时间和资源

i-Web还利用了远程维护和故障排除的优点。“基于PC和EtherCAT的控制平台让我们能够很轻松地远程访问系统。由于我们已经将整个机器通讯都转换成EtherCAT,我们可以远程监控系统的每个组成部分。EtherCAT包括丰富的诊断功能,如无带宽限制的故障检测。故障排除时间缩短了至少50%。”BobWilliams描述道。

6精益控制设计也减少了机器占地面积

中央控制系统及其分布式I/O组件也帮助i-Web减少了机器的占地面积。“设备的紧凑设计减少了控制柜中50%的空间要求。这也大大节省了整个工厂的成本和空间。”Williams补充说道。公司能够还能够降低其安装和测试成本,Williams说道:“控制组件安装所需的时间减少了75%,因为在最后的装配阶段,我们仅需要连接一根电源线、一根空气管和一根标准的以太网电缆到机器模块。这让我们能够将更多的时间和精力放在客户的具体应用中,这反过来又巩固了i-Web作为真正的业内专家的声誉。”

供稿:德国倍福自动化有限公司

本文链接:http://www.chuandong.com/tech/detail.aspx?id=27949

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