在提高生產質量和生產效率的同時實施工業(yè) 4.0 和物聯(lián)網(wǎng)（IoT）方案，這一需求帶來了工廠數(shù)據(jù)量的大幅增長。基于 PC 的控制技術性能優(yōu)異，并能夠與 IT 領域深度融合，為處理這些龐大的數(shù)據(jù)量提供了理想的基礎。

總部位于日本神奈川縣的沖床制造商 Aida Engineering 很早就認識到了這一優(yōu)勢。因此，該公司多年來一直采用倍福基于 PC 的控制技術，并為其沖壓解決方案（如用于汽車行業(yè)）采用全球標準 EtherCAT 技術。

Aida Engineering 公司汽車制造廠中的串聯(lián)沖壓生產線

Aida 最大的伺服沖床可對原材料施加 3000 噸以上的壓力。伺服沖床專為大規(guī)模生產而設計，可廣泛應用于各種行業(yè)，特別是汽車行業(yè)。Aida 伺服沖床通過精確的速度控制，可以用非常高的精度加工這種高強度材料。特別是在歐洲，車身制造中已經(jīng)采用復雜設計。Aida 專門針對這類應用設計了一款串聯(lián)式伺服壓力機。這種型號的沖床可以在很短的時間內沖出復雜的幾何圖形。

基于 PC 的大型沖壓線控制

這樣一個大型工廠能夠順利運轉的前提條件是優(yōu)化控制和精確同步執(zhí)行單個工藝步驟的多臺沖床和輸送裝置。Aida 使用倍福的工業(yè) PC、TwinCAT 3 自動化軟件和 EtherCAT I/O 端子模塊來控制中高性能等級的伺服沖床。連接多臺沖床的輸送裝置也由 PC 控制系統(tǒng)進行控制。據(jù) Aida 系統(tǒng)控制部門主管 Sotoyuki Kaneko 介紹，倍福的控制平臺久經(jīng)考驗，即使是在對金屬成形要求很高的歐洲汽車市場，也得到了廣大用戶的認可。在這種要求嚴格的環(huán)境中，使用具有六個不同工藝步驟的大型串聯(lián)伺服沖床并不少見。

Aida 系統(tǒng)控制部門主管 Sotoyuki Kaneko

Sotoyuki Kaneko 認為用倍福組件代替以前他們自行開發(fā)的控制器來作為 Aida 沖床的標準控制平臺帶來了明顯的好處：“如果我們自己繼續(xù)開發(fā)控制系統(tǒng)，我們還必須開發(fā)與系統(tǒng)相連的所有 I/O 端子模塊。考慮到各種各樣的客戶要求必會需要使用數(shù)目龐大的 I/O 端子模塊，這對我們來說幾乎是不可能實現(xiàn)的。而倍福不僅提供種類多樣的工業(yè) PC 產品，而且還能夠為所有必要的信號類型提供最廣泛的 I/O 端子模塊。品種規(guī)格繁多的產品、豐富的工程專業(yè)知識以及遍布全球的分銷網(wǎng)絡都是我們選擇倍福的重要原因。” 他補充道選擇倍福的另一個關鍵因素是他們的控制平臺非常靈活。工業(yè) PC 理念完全適合 Aida 的設計理念，因為所有必要的控制功能都可以與高度靈活的 TwinCAT 自動化軟件整合于一體。

Aida 沖壓生產線內的每個工藝步驟都由安裝有 TwinCAT 軟件的工業(yè) PC（上）和各種 EtherCAT 端子模塊（下）控制

快速的過程控制和便捷的系統(tǒng)配置

在由多臺伺服沖床串聯(lián)構成的生產線中，加工過程中的每一個步驟都由倍福一臺用作 EtherCAT 主站的工業(yè) PC 進行控制。它們通過 EL669x 橋接端子模塊相互通信。另一臺高性能工業(yè) PC 用作帶 EtherCAT “主時鐘”的上位控制器，確保所有沖床和輸送裝置的無縫同步。

在串聯(lián)生產線上，機器人負責將工件從一個工序轉移到下一個工序。保持機器人與成形工具之間的適當距離是提高產能效率的最重要因素：距離越小，沖床可以加工的產品數(shù)量越多。但是，如果距離太小，則可能會導致生產過程被中斷，從而增加系統(tǒng)出現(xiàn)故障的風險。為此，Aida 開發(fā)了一種基于 TwinCAT 的解決方案，它具有超快速控制循環(huán)、優(yōu)化同步和最小化機器人距離的功能特點，具有較高的生產可靠性。這樣，伺服串聯(lián)生產線具有每分鐘 20 沖程的能力，比之前的生產線效率高出約 50%。

伺服串聯(lián)生產線中還集成了 Aida Digital Motion System（ADMS）軟件，該軟件允許操作人員方便、自由地為每條生產線配置沖床運動參數(shù)。ADMS 能夠根據(jù)鈑金零件的表單數(shù)據(jù)確定最佳過程控制，用戶可以在現(xiàn)場的用戶界面上微調運動序列。除此之外，用戶還可以使用離線 3D 模擬器預先調整運動控制器。I/O 端子模塊用作 EtherCAT 從站，負責采集大量數(shù)據(jù)，如刀具位置、用于定位搬運機器人的伺服電機信息以及傳感器數(shù)據(jù)。ADMS 可以基于由 TwinCAT 實時處理的控制數(shù)據(jù)對運動序列進行模擬，并生成相應的路徑控制數(shù)據(jù)。Sotoyuki Kaneko 解釋道：“TwinCAT 可以將最多樣化的數(shù)據(jù)集成到運行時環(huán)境中，并向 PLC 和運動控制器發(fā)送實時反饋，這一點使系統(tǒng)受益匪淺。”

PC 控制系統(tǒng)為物聯(lián)網(wǎng)解決方案提供理想的支持

按 Aida 自己的說法，它們是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)的先驅之一，Sotoyuki Kaneko 認為 EtherCAT 和倍福組件也是這一領域中強大的創(chuàng)新驅動力。基于微軟 Azure™ 的 Aicare 系統(tǒng)（Aida Information Care）就是其中一個典型的例子。Aicare 可以監(jiān)測并顯示重要的沖壓數(shù)據(jù)，如產品質量、運行參數(shù)和維護信息。Aicare 可以通過 EtherCAT 分布式時鐘同時連續(xù)地采集多個數(shù)據(jù)集，以分析加工成形的零件質量。由于每個數(shù)據(jù)都有一個時間戳，因此可以方便地回顧分析每次沖程獲得的成形零件質量。根據(jù) Sotoyuki Kaneko 的觀點，使用倍福的 PC 控制系統(tǒng)可以輕松實現(xiàn)在這種情況下所使用的機器學習過程（支持向量機，SVM）。

包括溫度和能耗數(shù)據(jù)在內的運行數(shù)據(jù)，可以被安全地發(fā)送到 Azure™ 云服務，也可以在 Aicare 網(wǎng)頁上查看。此外，獲得授權的人員將會自動接收到所有報警和故障消息。關于這些功能特點，Sotoyuki Kaneko 總結道：“Aicare 從 EtherCAT 實時通信系統(tǒng)和 PC 控制系統(tǒng)中獲得巨大收益，因為這些技術支持與 Azure™ 等云服務的簡單集成，并使用先進的物聯(lián)網(wǎng)技術。”

關于德國倍福

倍福（Beckhoff）公司總部位于德國威爾市。作為全球自動化技術的驅動者，倍福定義了自動化領域的許多國際標準。公司所生產的工業(yè) PC、現(xiàn)場總線模塊、驅動產品和TwinCAT自動化軟件構成了一套完整的、相互兼容的控制系統(tǒng)，可為各個工控領域提供開放式自動化系統(tǒng)和完整的解決方案。倍福于1997年進入中國市場，致力于幫助制造企業(yè)提升競爭優(yōu)勢，加速轉型升級。倍福在業(yè)內享有“創(chuàng)新引擎”的美譽，公司所倡導的PC控制技術具有良好的開放性，將IT技術、互聯(lián)網(wǎng)和自動化技術完美融合，助力實現(xiàn)工業(yè) 4.0 和智能制造。憑借領先的技術優(yōu)勢和豐富的行業(yè)知識，倍福的創(chuàng)新產品和解決方案廣泛應用于風力發(fā)電、半導體、光伏太陽能、電子制造、金屬加工、包裝機械、物流輸送以及樓宇自控等眾多領域。

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