近年來，特種設(shè)備制造商 Sonplas 緊跟移動(dòng)出行領(lǐng)域不斷涌現(xiàn)的新趨勢(shì)，開始逐漸加強(qiáng)新能源電動(dòng)汽車領(lǐng)域的市場(chǎng)開拓，大力研發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和定子裝配設(shè)備。在定子的預(yù)裝配方面，Sonplas 采用了倍福基于 PC 的控制技術(shù)，充分利用 TwinCAT 縮短生產(chǎn)周期的優(yōu)勢(shì)，最大限度地提升了生產(chǎn)效率和產(chǎn)能。
TwinCAT 助力提升定子預(yù)裝配效率
Sonplas 有限公司總部位于下巴伐利亞行政區(qū)的 Staubring 市，專為乘用車和商用車行業(yè)領(lǐng)域的客戶開發(fā)各種專用設(shè)備。公司的產(chǎn)品范圍包括試驗(yàn)臺(tái)、下線檢測(cè)、定制化的加工和裝配設(shè)備以及全自動(dòng)裝配生產(chǎn)線。Sonplas 自 1993 年成立以來，從未停止過產(chǎn)品的研發(fā)和更新?lián)Q代，產(chǎn)品范圍越來越廣：從最初專注于提供燃油噴射系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備，發(fā)展至今，公司將產(chǎn)品戰(zhàn)略重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到電動(dòng)汽車和電力電子裝置以及動(dòng)力電池制造和氫能技術(shù)領(lǐng)域。“作為一家創(chuàng)新型公司，我們必須要對(duì)未來的發(fā)展趨勢(shì)保持敏銳的洞察力，并將我們的專業(yè)技術(shù)知識(shí)運(yùn)用到這些領(lǐng)域中，緊跟時(shí)代發(fā)展潮流，方能立于不敗之地。”Sonplas 公司銷售工程師 Florian Klimmer 感慨道。
在 Sonplas 開發(fā)的定子預(yù)裝配設(shè)備中，所有工藝步驟都通過旋轉(zhuǎn)分度臺(tái)完成
TwinCAT 和 EtherCAT 的高速度是關(guān)鍵
Sonplas 公司自 2014 年以來一直致力于開發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和定子裝配系統(tǒng)，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)自己正面臨一些全新的挑戰(zhàn)：“電動(dòng)汽車領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展速度非常快。我們必須根據(jù)越來越短的產(chǎn)品研發(fā)周期進(jìn)行調(diào)整，這意味著我們的設(shè)備必須具有相對(duì)應(yīng)的模塊化設(shè)計(jì)和高靈活性。”Florian Klimmer 解釋道。這也需要循環(huán)時(shí)間必須足夠短，提高了對(duì)控制技術(shù)在速度和靈活性方面的要求。因此，Sonplas 公司選擇了倍福基于 PC 的控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)定子預(yù)裝配。設(shè)備完全由 TwinCAT 3 控制，所有工藝步驟都在一個(gè)旋轉(zhuǎn)分度臺(tái)上完成：定子導(dǎo)線預(yù)定位，完成卷繞后切斷，連接電纜端子并壓接。這樣，裝配線下一個(gè)工藝流程需要的導(dǎo)線就準(zhǔn)備好了。此設(shè)備可以應(yīng)用到諸如電動(dòng)輔助裝置中電機(jī)定子的裝配生產(chǎn)中。
據(jù) Sonplas 公司軟件開發(fā)主管 Martin Amann 介紹，倍福基于 PC 的控制技術(shù)的超高運(yùn)算速度是他們做出選擇時(shí)的主要考慮因素：“我們裝配設(shè)備的循環(huán)時(shí)間是 5.5 秒。除去旋轉(zhuǎn)分度臺(tái)的定位時(shí)間，留給我們處理各種工藝流程的時(shí)間僅有 4.5 秒，這就意味著我們需要短至 1 毫秒的 PLC 循環(huán)周期。”傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)完全由 TwinCAT 控制，甚至還通過 TwinSAFE 集成了安全功能。它與高速 EtherCAT 現(xiàn)場(chǎng)總線相結(jié)合，確保高效同步。
除了 C6032 超緊湊工業(yè) PC 之外，定子預(yù)裝配過程還是用了各種 EtherCAT 端子模塊
控制平臺(tái)使用的是集高性能與小體積優(yōu)點(diǎn)于一體的 C6032 超緊湊型工業(yè) PC。現(xiàn)場(chǎng)級(jí)還使用了 EPP 系列 EtherCAT 端子盒，它們可以直接安裝在設(shè)備上。EtherCAT P 單電纜解決方案的使用簡(jiǎn)化了集成工作，并顯著減少了安裝時(shí)間和布線工作量。“這也使得 EtherCAT 的高速通信可以直達(dá)傳感器，同時(shí)超采樣功能的使用使得信號(hào)的采樣頻率得到大幅度提高。”Martin Amann 在描述 EPP 系列為 Sonplas 帶來的優(yōu)勢(shì)時(shí)指出。伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)任務(wù)由 EL72xx 伺服電機(jī)端子模塊完成，該系列模塊的特點(diǎn)是設(shè)計(jì)緊湊，可以大大節(jié)省占用控制柜內(nèi)的空間。裝配設(shè)備的控制程序全部都在 TwinCAT 3 中編程，自動(dòng)生成 PLC 代碼：使用自主開發(fā)的工具鏈，借助 Automation Interface 將電氣設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)直接加載到相應(yīng)的框架中，生成設(shè)備專用的 TwinCAT 項(xiàng)目。
其中一個(gè)用于加工導(dǎo)線的裝配工位的細(xì)節(jié)圖
基于 PC 的控制器用作中央控制平臺(tái)
Sonplas 公司長(zhǎng)期以來一直信賴倍福基于 PC 的控制技術(shù)，將其工業(yè) PC 用作中央控制平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)定子的預(yù)裝配：“基于 PC 的控制技術(shù)使得所有設(shè)備功能都在同一臺(tái) PC 上同步運(yùn)行。PC 中甚至還集成了數(shù)據(jù)庫和視覺系統(tǒng)。我們不需要再額外購(gòu)置任何用于測(cè)量技術(shù)、分析或下線檢測(cè)的子系統(tǒng)；所有功能的運(yùn)行都只需一個(gè)控制平臺(tái)和一個(gè)開發(fā)工具。”Florian Klimmer 在總結(jié)這些優(yōu)勢(shì)時(shí)興奮地說道。“除了將所有功能集成在同一個(gè)平臺(tái)上之外，TwinCAT 和 EtherCAT 的高性能對(duì)這一應(yīng)用項(xiàng)目的成功也起到了關(guān)鍵作用。”
關(guān)于德國(guó)倍福
倍福（Beckhoff）是一家專注于自動(dòng)化新技術(shù)的德資企業(yè)，創(chuàng)立于 1980 年，總部位于德國(guó)威爾市。作為全球自動(dòng)化技術(shù)的驅(qū)動(dòng)者，倍福定義了自動(dòng)化領(lǐng)域的許多標(biāo)準(zhǔn)，是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定者和推動(dòng)者。公司所生產(chǎn)的工業(yè) PC、現(xiàn)場(chǎng)總線模塊、驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品和 TwinCAT 自動(dòng)化軟件構(gòu)成了一套完整的、相互兼容的控制系統(tǒng)，可為各個(gè)工控領(lǐng)域提供開放式自動(dòng)化系統(tǒng)和完整的解決方案。經(jīng)過 40 年的發(fā)展和努力，倍福已在世界各地設(shè)立 30 多家分支機(jī)構(gòu)，加上全球的合作伙伴，業(yè)務(wù)遍及 70 多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。
倍福于 1997 年進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，中國(guó)區(qū)總部落戶于上海市北高新產(chǎn)業(yè)園區(qū)，現(xiàn)有員工 300 人，辦事處遍及國(guó)內(nèi) 30 座大中城市。創(chuàng)新產(chǎn)品和解決方案廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電、半導(dǎo)體、光伏太陽能、電子制造、金屬加工、包裝機(jī)械、印刷機(jī)械、塑料加工、輪胎加工、木材加工、玻璃機(jī)械、物流輸送以及樓宇自動(dòng)化等眾多領(lǐng)域。
公司傾力推廣的 EtherCAT 實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)于 2014 年成為中國(guó)國(guó)家推薦性標(biāo)準(zhǔn)，并已入編工信部的《國(guó)家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》。作為一家技術(shù)驅(qū)動(dòng)型公司，倍福一直注重在技術(shù)上尋求突破創(chuàng)新，在業(yè)內(nèi)享有“創(chuàng)新引擎”的美譽(yù)。倍福基于 PC 的控制技術(shù)具有良好的開放性，它支持所有主流的工業(yè)通信協(xié)議，將 IT 技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)和自動(dòng)化技術(shù)完美融合在一起，為實(shí)現(xiàn)工業(yè) 4.0 和智能制造奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。
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