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2022年2月8日

灵活的基于 PC 的控制技术是实现模块化设备方案的理想选择

基于 PC 的控制技术助力优化薄膜和纸张加工设备的积木式系统

在数小时内实施一台设备并使用它来制造产品样品 — 来自新泽西州费尔菲尔德的设备制造商 AZCO 展示了这是如何做到的。用于送料、切割和放置柔性材料的设备模块的组合使用最大限度地减少了工程工作。AZCO 使用倍福的模块化且可精确扩展的控制技术对其系统进行了更新,将 Building Blocks of Automation 解决方案的性能提升到一个新的水平。

AZCO 自成立以来,就一直将灵活性作为公司的核心竞争力。这家专业的设备制造商主要客户来自美国的医疗设备制造、加工和包装领域以及为这些市场提供服务的设备制造商。AZCO 在柔性卷材的送料、切割和放置领域占有一席之地,提供很多可轻松集成到工艺中的模块。“我们的目标是打造满足客户独特需求的标准化产品,这也是 AZCO 的强项。最近,我们通过倍福的控制技术对 Building Blocks of Automation 设备进行了更新,将设备的性能提升到了一个新的水平。”公司创始人兼总裁 Andy Zucaro 说道。

用于薄膜和纸张加工设备的 Building Blocks of Automation 系统让客户能够选择安装在 Smartframe 标准框架上的专用模块。客户只需将电源、以太网和空气供给装置连接到模块上即可开始生产。客户可以根据新的产品、材料或工艺需求,移除、添加或重新排列这些模块。AZCO 最近为一家大型终端用户提供的设备包含 17 个模块:几个材料放卷模块,传感器用于当卷筒直径发生变化时的张力控制,一个产品累加器用于在切割前将材料从间歇运动转换到连续运动,一个分切机和横切刀,以及一个层压工位。“若要提供这么多的功能,大部分公司都必须重新开始设计设备。而我们只需要从我们的标准组件中进行选择,并将它们安装在 Smartframe 上即可。”Andy Zucaro 解释说道。

AZCO 的 Building Blocks of Automation 提供各种标准模块,用于实现轧制、层压、切割等卷材加工功能。
AZCO 的 Building Blocks of Automation 提供各种标准模块,用于实现轧制、层压、切割等卷材加工功能。

Zucaro 举了另一个例子来说明这种出色的灵活性所带来的好处:“有一位客户来我们办公室开会,注意到我们为参加展会组装的演示设备。通过使用我们 Smartframe 上的这些标准模块,他们能够在短短两个小时内生产出产品样品,而他们在来之前甚至没有计划做任何东西。”

灵活和可扩展的控制技术

保持 Building Blocks of Automation 固有灵活性的一个前提是使用灵活的控制技术。这些设备需要能够连接到现有的生产线或其它设备,即需要与各种现场总线进行通信。此外,控制组件必须位于 Smartframe 紧凑外壳内。“通过 Building Blocks of Automation,我们能够尽可能多地对组件进行预编程和预配置,这样我们就不必在日后重新设计和重新测试。” AZCO 控制工程师 Krunal Padmani 说道。“我们希望通过使用分配给不同子组件的功能块和子程序开发我们的程序,操作人员可以轻松地从 HMI 打开或关闭它们。”但公司旧版的 PLC 和网络技术难以为切换模块提供足够的能力。在此期间,Andy Zucaro 想起了倍福基于 PC 的控制器,他在参加 2018 年汉诺威工业博览会时曾看到过这种控制器。“集成式控制理念与 Building Blocks of Automation 非常契合,具有相似的灵活和模块化设计。”倍福的应用系统工程师 Matt Kleven 说道。

倍福可以为客户提供各种性能强大且灵活的 EtherCAT I/O 模块,实现各种通信选项。EtherCAT 的热插拔功能也有助于实现 Building Blocks of Automation 解决方案;工程师只需通过标准的 RJ45 接口将任何模块插入到 CU1128 EtherCAT 集线器中即可。热插拔还允许在其中一块模块被移除时,其余模块仍能继续工作。

CP6606 经济型面板型 PC 用作 HMI 和设备控制器,安装在每个只有 18x18 英寸的电气柜上。
CP6606 经济型面板型 PC 用作 HMI 和设备控制器,安装在每个只有 18x18 英寸的电气柜上。

电气柜中有多个 EtherCAT 组件,包括 8 通道数字量输入端子模块 EL1859 和单通道输出端子模块 EL2521。“输出端子模块支持高达 24 V DC 的脉冲串功能,非常适合用于操控多个第三方直流伺服电机。”Krunal Padmani 解释说道。除了通过 TwinSAFE 端子模块实现新的集成功能安全之外,AZCO 还使用 EtherCAT 耦合器 EK1100 将 I/O 网段连接至设备控制器。

CP6606 经济型面板型 PC 用于模块控制。这些结构紧凑的设备配备 7 英寸触摸屏,搭载时钟频率为 1 GHz 的 ARM Cortex™-A8 处理器以及 1 GB DDR3 内存。每台 CP6606 都正面朝上安装在 18×18 英寸的电气柜顶部,支持 Building Blocks of Automation 的分布式模块化方案。TwinCAT 3 自动化软件让工程师能够轻松为每台新设备重复使用代码,进一步实现模块化设计。

满足未来需求的清晰迁移路径

“我们目前使用了 TwinCAT 软件平台中的 PLC、HMI 和运动控制功能,未来,我们计划为客户提供额外的通信选项,如 OPC UA、MQTT 和 AMQP。”Krunal Padmani 说道。