工厂技术领先，日产平板玻璃700吨

　　德国f|glass公司致力于生产优质的平板玻璃，位于德国Osterwedding市的先进生产厂可日产平板玻璃700吨。除普通玻璃外，该公司还生产诸如安全玻璃或涂层玻璃等特种产品，用于门窗隔热和光伏发电行业等。德国f|glass公司的玻璃涂层生产线自动化解决方案由德国iSATT公司提供，采用了德国倍福公司先进的控制技术。

　　作为荷兰太阳能玻璃制造商Scheutern公司和德国Interpane公司的合资企业，德国f|glass公司是玻璃生产与光伏组件制造领域的领先制造商，有着多年的经验和专业技术，并拥有最先进的生产设施和尖端的生产工艺。其涂层工艺方面的技术实力源自于德国Interpane开发与咨询公司，该公司一直专注于平板玻璃特殊涂层的应用工程、涂层工艺、机械制造以及工厂工程等方面。

　　高度复杂的涂层工艺可生产加工面积约180mx6m的平板玻璃。涂层生产线的初始端和末端分别是玻璃板的装载与卸载单元，通过滚筒传送带与玻璃生产线耦合。可对尺寸高达7x3.30m（23x10.8英尺）的平板玻璃进行涂层加工。

　　先进的涂层技术

　　喷溅涂覆法是德国Interpane公司近几年所采用的涂层技术，可在真空环境中进行连续的涂层处理。玻璃从进料口开始通过一系列操作间，经由传送室进入真正的涂层工作区——溅射室。溅射室的气压低至10-3mba，几乎相当于真空环境。为使涂层均匀，玻璃会在工装夹具的导向下匀速运动。在喷溅涂覆过程中，真空环境的阴极和阳极之间会施加以高电压以获取等离子。然后，将惰性气体氩气灌入溅射室。当氩气分子与溅射室中的电子发生碰撞后成为带正电的重氩离子，由此产生所需的等离子体。高电压使得氩离子朝着阴极的涂层材料（比如银）加速运动。在高电压下，氩离子获取了更多能量撞击目标材料引起喷射，喷射物质沉积到玻璃上，形成薄膜。

　　为使溅射的目标材料产生化学反应，还需将氧气引入到溅射室内。这种处理工艺可以应用于多种类型的涂层。经过涂层工艺之后，还能对玻璃板进行进一步的处理，如加工为具有出色绝热性能的隔热玻璃，可应用于建筑物的门窗。

　　以创新的理念满足复杂的需求

　　在Interpane公司使用多年、并彻底掌握了涂层系统的工艺控制之后：iSATT受托开发一种新的控制理念，以满足以下需求：

　　|扩大工厂规模，整合工厂，这意味着现场总线I/O分布范围扩大。

　　|数量庞大的现场总线I/O，以及PROFIBUS和CANopen设备

　　|通过一个通用的现场总线集成安全I/O

　　|集成玻璃传输伺服驱动系统与驱动柜

　　|溅射室采用模块化设计，在控制器运行中即可插装独立单元，无需重新配置

　　|自动识别溅射室内各个功能模块的状态

　　|装载和卸载机械装置通过PROFIBUS进行通讯

　　|与过程控制系统的连接在德国iSATT公司的创新理念下，中央控制平台取代了多个外部CPU控制系统。配有Intel®Core™2DuoCPU的倍福工业PCC5102、倍福PLC与运动控制软件TwinCATPTP，以及作为控制

　　系统中枢的EtherCAT现场总线，均具备相当高的性能，是满足上述需求的理想设备。德国f|glass公司涂层工艺总监JörgMönnekes补充道：“TwinCAT的灵活性与模块化能够很好地满足我们加工过程中的复杂需求。”

　　“出于以下考虑促使我们选择这种集中化的理念。”iSATT总经理PeterHennes说道，“一方面，不同位置的控制器之间不再需要交叉通信，其主要优势体现在集中的数据管理上。操作员/维护工程师能随时看到所有的数据，信号跟踪、程序修改以及系统维护等工作都可以在一个位置上完成。此外，只需要使用一个中央远程访问点，具有灵活的拓扑结构，一个EtherCAT主站便能够满足所有分布式I/O的需求。”

　　生产线全长为180米（590英尺）。

　　涂层处理之后的质量控制。在电阻测量之前，光学传感器会测量玻璃板的反射光与透射光

　　EtherCAT网络总共包括：20个带有EtherCAT从站连接的伺服控制器，22个EtherCAT端子站（其中含有1000个数字量I/O，60个模拟量I/O，以及57个安全通道），30个热连接组（带有830个数字量I/O）41个PROFIBUS主站和21个CAN主站。工厂的扩充完成以后，还会另外添加30个带有相同配置的热连接组。

　　热连接组可在设备运行时进行热插拔

　　“热连接组的作用尤其重要”，德国Interpane公司的控制开发总监ManfredCzybik解释道，“自动化理念的关键需求之一，是配备有阴极和/或涡轮分子泵的溅射室的功能灵活性，在运行时无需重新进行配置。此外，该系统还让操作人员获悉当前需优先处理的任务。”溅射室更像是一个巨型的卧式箱体，目标材料的阴极、涡轮分子泵分别或同时从上方进入溅射室，而无需进行任何工艺处理。

　　溅射室总共划分为60个隔间。不同类型的阴极需要使用不同的处理工艺，并且就控制技术而言，需要由若干I/O以及PROFIBUS/CAN主站所组成的热连接组，这具体取决于设备的类型。阴极通过集中式的插头连接件与控制器进行通信。这样设计的好处在于，在控制器运行时，热连接组可在任意位置上与Ether-CAT进行连接。

　　主站和从站协同更紧密

　　除支持整组设备的热连接外，集成了现场总线主站或从站功能是EtherCAT端子模块系统的另一大优势。凭借EtherCAT强大的高速带宽资源，用户无需在PC上集成现场总线主站，而通过PROFIBUS或CANopen主站模块集成在现场层，并将其插入任何EtherCAT总线端子排即可。这就意味着，现场总线主站/从站端子模块之间的数据交换，可以直接整合到EtherCAT协议——逻辑/物理转换为端子适用的现场总线协议。因此，分布在一个EtherCAT网络中的现场总线主站数量几乎无任何限制，都可执行其相应任务。另一个有效改善是显著缩短了现场总线设备之间的电缆长度。使主站和从站距离更近，正如本应用案例中的阴极装置所示。

　　在EK1101EtherCAT耦合器中有一个ID开关，用于地址的分配。不仅可以在溅射室内任意位置执行操作，还可以识别阴极的类型。每个阴极类型均会分配到一个地址范围，并将被导入到PLC程序中，集成到所需的控制工艺。

　　运动控制系统保证了玻璃输送的统一性将玻璃送入和送出溅射室的操作均由伺服驱动系统来完成。集中计算所得的整定值会周期性地通过EtherCAT传送到伺服驱动系统。首先，物料搬运机器人会将生产出的玻璃板放在生产线的滚筒式传送带上。这些玻璃板经过清洗，清除掉存放玻璃板时用于防止粘连的分离物。

　　生产线上的所有安全设备，包括传送路径上的全部急停按钮，都可以通过集成到倍福I/O系统中的TwinSAFE端子模块来进行操作

控制室

　　最后一道工序是由物料搬运机器人将玻璃板成品搬离生产线，并放置到运输架上。在正常轮班生产中，平均每分钟都会生产出一块玻璃板成品

　　之后，玻璃板通过真空度依次递增的三个工作室，按特定间隔排开，比方10cm（4英寸），进入溅射室，并进行上文所述的涂层处理工艺。为了确保涂层材料均匀沉积，必须确保玻璃的传送过程不出现任何波动。玻璃完成涂层处理并从溅射室传送出车间后，需要对涂层进行检查。光学传感器会测量出玻璃板的反射以及折射情况，然后测量玻璃板的电阻，这也是检查涂层质量的一种方法。最后一步则是由物料搬运机器人将玻璃板成品搬离生产线，并放置到运输架上。在常规的流水生产过程中，生产线上平均每分钟生产一块玻璃板成品。

　　集成安全技术

　　生产线上的所有安全设备，包括输送路径上的急停按钮，都可以通过集成的倍福TwinSAFE系统来进行操作。一旦激活了急停按钮，所有驱动系统、阀门以及产生等离子体的动力装置便会统一关闭。4个KL6904TwinSAFE逻辑终端评估输入的安全信号，并关闭输出。TwinSAFE端子之间的通信，控制器与I/O之间的数据交换均通过EtherCAT完成。

　　集中控制理念

　　尽管系统具有一定的复杂性，但德国f|glass公司还是选择使用集中式控制系统。“我们认为该系统具有明显的优势”，德国f|glass自动化方面的专家AlexanderKick解释道，“一方面，我们不再需要像分布式控制系统那样，在控制器之间进行交叉通信；另一方面，集中化的数据管理可以让操作人员或开发人员对所有信息一目了然。此外，信号跟踪、程序修改、系统管理及存档，连同集中式远程访问的管理成本都将大大降低。”

　　复杂但易于操作的控制技术

　　涂层生产线的可视化与主站控制系统通过倍福ADS接口连接到TwinCAT。控制PC与主站PC之间有超过5,000个变量通过以太网实现数据交换。以太网TCP/IP构成了控制系统与控制器之间的物理接口。