EtherCAT应用于钢板成形工艺

作者：Beckhoff

欢迎访问e展厅 展厅 10 锻压/冲压/轧制设备展厅 压力机, 空气锤, 锻压机床, 单柱液压机, 四柱液压机, ... 金属板材加工行业正在蓬勃发展。随着产品种类的不断增多，批量大小迥异及成本意识的增强，都需要在面对全球化竞争时有极大的灵活性。Beckhoff 基于 PC 的控制技术具有高性能、高精度等特点，凭借其灵活、可升级的解决方案，在应对这一需求方面具有极强的竞争优势。 金属板材零件形状大小应有尽有，需要用到各种加工工艺，包括轧制、切割、冲压、折边、拉伸、焊接、排屑以及精加工。生产基于加工机械、压机、冲床、加工中心或全自动生产线，包括金属板材加工设备以及装卸设备、储存设备、自动给料系统，并将它们集成到公司网络中。 生产系统必须具有高生产率、高准确度及重复性好的特点，当然还要经济耐用。这就需要在最短的存储和安装时间内与应用场合最佳匹配。此外，如冲压所需的大的力和高速度就需要用到先进的控制技术来控制。生产机械的制造要求具有可扩展性和灵活性，以便能够成本有效地满足客户要求。 可升级的控制技术 借助可升级的模块化 Beckhoff 产品，在考虑到计算能力、复杂性及成本预算等方面的前提下为客户量身打造解决方案。与传统的控制系统相比，它们能够极大地提升金属板材加工机械的生产效率和灵活性。Beckhoff 基于 PC 的控制技术将诸如控制、调整、运动控制及 HMI 等所有工艺集成到一台 PC 上，在全球各种冲压、切割、折弯及焊接系统应用中得到广泛运用，具有极强的竞争优势。PC 技术具有较高的处理器能力，无需使用专用硬件。例如，液压阀的位置和压力控制器可以用软件来代替。PC 能够毫不费力地处理最为复杂的控制运算，为其它功能（如测量任务）提供附加的处理能力。因此，不再需要那些编程灵活度有限的复杂、昂贵的专用控制器和硬 PLC。 Beckhoff 的产品系列包括高性能的紧凑型工业 PC 和嵌入式 PC、适用于所有信号类型的各种电子 I/O 端子模块、 伺服驱动产品、经济高效的步进电机系列、EtherCAT 高速现场总线、TwinCAT 自动化软件以及专用于钢板加工机械的特殊控制面板。 适用于每个应用场合的最佳控制系统 Beckhoff 为钢板加工机械提供带 Windows 操作系统的工业 PC，囊括各种尺寸和性能。若与 TwinCAT 自动化软件相结合，Beckhoff 工业 PC可为 PLC、NC 以及 CNC 功能提供一个高性能的控制系统。附加的程序，例如可视化程序，可轻松集成到系统中。 Beckhoff 工业 PC 系列包括各种外观设计和性能等级的面板型 PC、抽拉式 PC、控制面板 PC 和适用于 DIN 导轨安装的嵌入式 PC。例如，由 Beckhoff 控制柜工业 PC C69xx 提供的复杂精密的减振器系统，要求用来将工业 PC 安装到受强振和冲击负荷（如压机、冲床和刀具）的机身上。 工业显示器是工业 PC 的辅助设备，Beckhoff 控制面板是钢板加工系统的可视化前端。可为客户提供一款最佳的控制单元，该控制单元是根据各个应用的具体要求量身定制的。显示器/操作单元和控制计算机的空间分离提供了最大可能的灵活性。 Beckhoff 自行设计、制造和生产所有的工业主板。这样可确保使用的都是最新、最完善的技术，解决方案可根据具体的应用进行调整，并可长期提供备件。 通过 EtherCAT 实现高性能 钢板加工工艺必须具有快速、高精度及重复性好等特点。与传统的现场总线技术相比，这些针对 EtherCAT 快速实时工业自动化以太网技术的理想条件可缩短更新和响应时间至少 10 倍。在 PC 控制器中，除了标准的以太网端口之外，EtherCAT 无需任何专用插卡。传统的现场总线系统，例如 PROFIBUS 或 CANopen 可通过网关轻松集成到 EtherCAT I/O 系统中。简单、可靠的连接技术可显著减少布线时间，从而节约成本。EtherCAT 与以太网完全兼容，可最大限度地利用以太网带宽，具有出色的实时特性。EtherCAT 现场总线系统中固有的冗余增加了断线情况下的安全性。 EtherCAT 应用于钢板加工系统的优点有： – 更快速的冲孔、冲压或激光处理，带精确定义额定时间的时间戳执行器使得开关精度 < 100 ns，且轴运动具有最佳重复性。时间戳通过过程数据提供了有关时间关系的具体信息。它们可以用于输入信号（例如，识别一个已发生事件的时间）和输出信号（例如，识别一个响应计时）。 – 通过高精度测量的超采样精确定义信号曲线，可根据要求用于焊缝监控。超采样涉及到一个阵列中通讯周期和数据传输内的过程数据的重复采样。例如，超采样端子模块采样分辨率为每个测量值 10 μs 的模拟量值。 – 通过缩短周期时间实现的重现性好的工艺、超采样和时间戳使得（例如）压弯机的重复和平行精度为 ±0.01 mm。可以更精确地设置力曲线，从而减少延迟和公差。 – 通过多轴实现运动控制，通过分布式时钟实现同步，重现精度精确到纳秒，例如，在折弯刚板时要用到多根同步轴。分布式时钟精确同步 EtherCAT 设备，如轴、模具缓冲垫控制器或用于液压缸的同步控制器。所有的 EtherCAT 设备都配备自身的本地时钟，并通过 EtherCAT 通讯自动连续地与其它所有的时钟保持同步。当前的分布式时钟时间在整个系统内总是可用的。通过分布式时钟还能够同时读取所有的测量系统并同步输出。EtherCAT 测量系统，比如根据分布式时钟调整线性标度，甚至为位置测量同步它们的内部测量周期。 TwinCAT – 将所有功能集成到同一个软件中 TwinCAT 是一种针对 PC 的纯粹的软 PLC 和运动控制解决方案。通过该软件可精确、有效地控制钢板加工的各个工艺阶段。TwinCAT PLC 编程符合国际 IEC 61131-3 标准。开放式通讯接口可以集成到现有的可视化、控制和数据库系统中。过程跟踪或远程维护也由此较容易实现。通过开放式接口和各个 TwinCAT 抽象层，应用程序可以与由不同制造商所提供的几乎所有现场总线、I/O 组件和驱动技术一起运行，无需额外改装。 通过折弯、冲孔、冲压、切割或焊接完成的精确金属板材加工需要以高重复精度用多根轴实现同步。TwinCAT NC 和 TwinCAT CNC 取代了整套运动控制硬件，可用于所有的伺服轴，包括进给、碰撞或传送零件。机械制造商能够根据他们的系统相关专业控制经验，定制金属板材加工工艺。即使是复杂的弯曲算法也可轻松在 TwinCAT 中编程。借助 TwinCAT，日后的升级和改造及金属板材切割或步冲所需的灵活度不再是问题。 全面的 TwinCAT 功能库包括温度、凸轮和液压控制器、飞锯及凸轮盘等功能，编程简单。从能够通过运动控制功能库编程的 PLC 驱动器，根据 VDI 2143 指南用 TwinCAT NC 编程的凸轮盘，直到通过 TwinCAT PLC 温度控制器根据 PLCopen 编程的温度补偿。TwinCAT 使得系统制造商能够创建他们自己的工业和系统专用功能库，让他们能够在激烈的竞争中脱颖而出，即使他们使用的控制组件都是相同的。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (11/6/2010)