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带 Euromap 接口的开放式自动化控制系统在生产单元中的应用

随着塑料机械效率的提高,生产单元的集成以及单台设备和系统组件之间的独立通讯变得越来越重要。为了确保各种生产设备之间安全可靠的数据交换,这些组件必须通过基于 OPC UA 并符合 Euromap 配套规范的互操作性标准进行通讯。倍福在 TwinCAT 软件平台中集成了一个强大的 OPC UA 开发工具,用于实施所有类型的 Euromap 兼容接口。

来自不同厂家的自动化设备和传感器在生产单元中互联。倍福开放式自动化技术的特别优势可在这一环境下得到充分彰显。不同的现场总线系统可以借助各种接口系列以及 TwinCAT 集成 ,整合到同一个硬件和软件系列中。 生产单元的高效设计遵循的是一个可以实现较大差异的基本理念。它要求安全设备必须使用灵活、适应性强的技术。倍福可以提供各种安全硬件和软件模块,它们可以安装在安全设备附近,并可以使用应用专用的软件在安全法规框架内进行修改。

基于 PC 的控制技术非常适合用于生产单元

倍福产品包括各种软件和硬件解决方案,可以满足生产单元的典型要求。
倍福产品包括各种软件和硬件解决方案,可以满足生产单元的典型要求。

配备通用开发平台的注塑机和生产单元

在注塑制品的生产中,塑料加工厂越来越多地依靠生产单元来生产复杂的塑料制品,以完美的质量和最低的人员成本实现产能最大化。在洁净室应用中,生产单元通常必须要满足严格的卫生标准。由于生产单元采用的是模块化设计,其开发工作量和工件种类也因此大幅减少。倍福产品包括各种软件和硬件解决方案,可以满足生产单元的典型要求:

  • 由于所有功能都以软件模块的形式统一实现,因此无需使用专用硬件设备,从而减少设备的工程工作,降低设备的硬件成本和生命周期成本。
  • 不同屏幕尺寸及格式方向的显示设备 — 集成式面板型 PC 或纯显示面板 — 外观优雅美观,实现符合人体工学的操作。
  • EtherCAT 高速现场总线,是配备倍福技术的生产单元的核心。用于贴标或标记等子系统支持通过所有常用现场总线进行集成。
  • 防护等级高达 IP67 的 EtherCAT 端子盒或 AMP8000 分布式伺服驱动系统可以减少控制柜内所需的安装空间,并支持生产单元的模块化设计。
  • 倍福安全架构支持一站式设计模块化安全解决方案,并可额外进行定制。
    由于它支持基于 OPC UA 且独立于供应商的 Euromap 协议规范,EtherCAT 用作高速现场总线,TwinCAT 用作集成式工程开发平台,因此可以实现各种各样的生产单元设计。
基于 PC 的控制系统可以作为通用开发平台,用于集成下游自动化功能的挤出机
基于 PC 的控制系统可以作为通用开发平台,用于集成下游自动化功能的挤出机

基于 PC 的控制系统可以作为通用开发平台,用于集成下游自动化功能的挤出机

倍福控制产品为实现针对挤出技术的创新自动化方案奠定了基础。控制技术除了可用于挤出机之外,还可用于管材和型材挤出机以及薄膜挤出机下游设备等很多应用领域。作为基于 EtherCAT 的各种现场总线的专家,倍福可为集成子系统提供多样化的选择。

  • EtherCAT 作为通讯基础,可以借助不同的现场总线或通过仍在使用的串口,实现整个挤出生产线的安全和高性能联网。
  • 通过基于 EtherCAT 的现场总线接口可以集成测量系统或修边设备与第三方控制器
  • 兼容 Euromap(OPC UA)的以太网接口支持集成生产线组件的可持续解决方案
  • 基于 PC 的控制技术支持云通讯,包括改造现有的设备,从而能够聚合全球生产网络中的数据
  • TwinCAT 中的特殊功能块可用于软管挤出生产线的全自动尺寸调整、平挤薄膜挤出中的展平装置以及吹膜设备的辊筒收卷机
  • 通过将图像分析算法高效地集成到 TwinCAT 中,设备编程人员可以提高设备功能和最终产品质量的监控能力(例如在测量型材时),无需具备任何专业知识
用于加工复杂塑料制品的生产单元
用于加工复杂塑料制品的生产单元

用于加工复杂塑料制品的生产单元

在吹塑制品的生产中,塑料加工厂越来越多地依靠生产单元来生产复杂的塑料制品,以完美的质量和最低的人员成本实现产能最大化。由于生产单元采用的是模块化设计,其开发工作量和工件种类也因此大幅减少。倍福产品包括各种软件和硬件解决方案,可以满足生产单元的典型要求:

  • 不同屏幕尺寸及格式方向的显示设备 — 集成式面板型 PC 或纯显示面板 — 外观优雅美观,实现符合人体工学的操作
  • EtherCAT 高速现场总线,是配备倍福技术的生产单元的核心。用于贴标或标记等子系统支持通过所有常用现场总线进行集成
  • 防护等级高达 IP67 的 EtherCAT 端子盒或 AMP8000 分布式伺服驱动系统可以减少控制柜内所需的安装空间,并支持生产单元的模块化设计
  • 集成有压力测量传感器的特殊 IP67 端子盒可用于泄漏检测
  • 除了传统的带齿轮减速机的伺服电机之外,高度灵活的 XTS 和 XPlanar 直线驱动系统还可用于工件输送、堆垛装置或模内贴标(IML)。它们适合用于实现创新的解决方案,例如将产品输送到互联设备的灌装机。

倍福针对生产单元的技术亮点

倍福的控制产品种类丰富、具有精确可扩展性,产品范围包括工业 PC、I/O 端子模块、驱动技术和自动化软件产品系列,可以帮助客户开发出成本和性能优化的塑料机械自动化解决方案。
倍福的控制产品种类丰富、具有精确可扩展性,产品范围包括工业 PC、I/O 端子模块、驱动技术和自动化软件产品系列,可以帮助客户开发出成本和性能优化的塑料机械自动化解决方案。

基于 PC 的控制技术原理

通过基于 PC 的控制技术,倍福可为自动化的各个领域提供不同性能等级的综合性系统解决方案。其基本原理是以性能强大的工业 PC 为基础,通过高性能现场总线与所连接的传感器和执行器、驱动组件等外围设备连接,并通过软件实现开发和实时控制。TwinCAT 自动化软件作为设备的“大脑”,将 PLC、运动控制、机器人技术、测量技术、图像处理、通讯、物联网功能和人机界面操作软件等所有所需的功能整合到一个软件包中。可以使用各种驱动产品系列对控制平台进行完善和补充。倍福的控制技术基于 IT 标准,并具有根据工业 4.0 概念实现智能生产解决方案所需的开放性。

由于倍福的所有 PC 系列都搭载了高性能的现代处理器,并在 TwinCAT 软件中集成了MATLAB®/Simulink®,因此可以将诸如图像处理系统、测量技术或仿真等计算密集型应用轻松集成到控制平台中。这样可以高效利用控制器的性能,并能够以较低的总成本实现前沿技术。倍福的控制和驱动技术在性能方面具有精确的可扩展性,并采用模块化结构设计,可以很好地满足各种应用需求。

PC 处理器性能的不断提升也为塑料机械制造商带来很多优势:采样时间的缩短已经在提高目前终端产品的质量,而未来实现自主学习设备也需要先做到这一点。例如,可以在虚拟设计过程中完全模拟注塑机,可以节省大量开发和调试时间。

倍福的 EtherCAT 具有出色的实时性和高带宽特点,非常适合控制塑料机械中涉及到的复杂工艺,并用作连接生产设备的基础组件。
倍福的 EtherCAT 具有出色的实时性和高带宽特点,非常适合控制塑料机械中涉及到的复杂工艺,并用作连接生产设备的基础组件。

EtherCAT 能够将塑料机械无缝集成到生产环境中

EtherCAT 由倍福公司于 2003 年推出,并作为自动化技术的开放式标准。EtherCAT 具有性能出色、拓扑选择灵活、诊断功能全面及配置简单等特点,非常适合用于塑料机械应用。倍福拥有大量基于 EtherCAT 的 I/O 和驱动模块。

EtherCAT 是塑料机械技术中应用最广泛的标准之一。市场上有大量支持 EtherCAT 技术的传感器和执行器,保证了较高的投资安全性。对于电动注塑机来说,支持连接第三方供应商提供的驱动装置也具有很大意义。其它现场总线系统,如 CANopen、IO-Link 和 Profinet,也可以通过 EtherCAT 作为通讯层集成在塑料机械中。

高速、高精度的倍福 XFC 极速控制技术解决方案基于 EtherCAT 高速通讯网络和针对 XFC 进行过优化的特殊 I/O 模块,可高精度记录信号或触发动作。XFC 的 I/O 响应时间低于 100 μs,能够实现非常快速和确定性的响应,从而有助于优化工艺。以高时间分辨率采集快速切换的输入信号能够实现注塑机射胶过程的高精度控制,特别是采用伺服电驱动组件后。高速算法能够根据切换事件时间精确地计算控制值的幅度和趋势。从而减少零件重量波动和材料消耗。

所有安全功能都能够被集成到任何可以想得到的设备架构中:从独立的控制系统到紧凑型控制系统,从“传统的”解决方案到分布式控制系统和基于软件的控制系统,甚至可以满足非常复杂的应用要求因此,倍福可以根据最终用户的需求量身定制完整的安全解决方案,同时避免了尺寸过大的安全解决方案造成的不必要成本。
所有安全功能都能够被集成到任何可以想得到的设备架构中:从独立的控制系统到紧凑型控制系统,从“传统的”解决方案到分布式控制系统和基于软件的控制系统,甚至可以满足非常复杂的应用要求因此,倍福可以根据最终用户的需求量身定制完整的安全解决方案,同时避免了尺寸过大的安全解决方案造成的不必要成本。

TwinSAFE:开放且可扩展的安全技术

倍福的 TwinSAFE 将安全功能集成到与安全无关的控制架构中,实现一致的安全解决方案,无需使用单独的安全控制器。典型的安全功能可以根据具体的安全需求在标准安全功能块基础上在 TwinSAFE 逻辑端子模块 EL6910 或紧凑型安全控制器 EK1960 上编程和配置。 倍福安全解决方案可加快开发进程,因为不同设备配置的安全相关要求都可通过软件实现。预备好的选项通过定制化激活,从而进一步减少工程工作量。所有倍福安全控制器都可用于达到安全等级 SIL 3 级的应用场合(符合 IEC 61508 标准或性能等级为 ISO 13849-1),因此可以满足注塑机 EN 201 标准。

安全技术通过 TwinSAFE I/O 模块无缝集成到端子模块网段中,安全信号可以根据需要与标准信号混合。这样可以确保位于不同安装位置的吹塑机或带有控制柜的生产单元的安全。倍福的安全解决方案具有可扩展性,适用于具有分布式 I/O 的大型复杂系统,以及小型注塑机和吹塑机。一个安全逻辑端子模块就足以实现整个安全技术,紧凑型安全控制器 EK1960 特别适合用于液压驱动和/或电动驱动的注塑机。它可以直接控制负载为 2 A 的数字开关阀,如用于抽芯装置的开关阀。借助 TwinSAFE SC 技术,能够以冗余方式使用安全级别较低的信号完成安全任务。我们可为此提供相应的 EtherCAT 端子模块,通过 EtherCAT 采集和安全传输这些信号。

TwinCAT Vision 被直接集成到 TwinCAT 开发环境中。所有图像处理得出的控制功能,如精确确定工件位置或触发相机和光源,都是通过 TwinCAT Vision 实时同步进行的。
TwinCAT Vision 被直接集成到 TwinCAT 开发环境中。所有图像处理得出的控制功能,如精确确定工件位置或触发相机和光源,都是通过 TwinCAT Vision 实时同步进行的。

集成在控制器中的图像处理功能可以确保塑料加工过程中的工件质量

在塑料加工领域使用光学质量监测早已为人所熟知。但是,考虑到集成成本,再加上还没有完整解决方案,因此它还没有被确立为一个标准。基于 PC 的控制技术在此提供了理想的解决方案:倍福通过 TwinCAT Vision 软件将所有图像处理功能集成到设备程序员熟悉的开发环境中,显著简化编程和测试工作。所有图像处理得出的控制功能,如精确确定工件位置或触发相机和光源,都是实时同步进行的。这是集成式图像处理解决方案与独立系统相比最重要的优点之一。

倍福的机器视觉解决方案非常适用于塑料加工行业的工艺监测,例如对于顶出装置,它可以确定零件的几何形状并定位。

TwinCAT Vision 可为用户带来巨大优势

  • 提高工件质量:高精度测量和精确的光学检测确保符合工艺参数。
  • 提高效率:无需单独的测量工位,同步在线测量工件,提高效率。
  • 品质保证:诸如跟踪与追溯等应用可以实现每个单独工件的产品质量的可追溯性,例如医疗技术领域的安全关键型应用或特殊汽车零部件。
  • 温度测量:借助热成像摄像机可以测定塑料制件的表面温度。
  • 机器学习:机器设置和工件几何形状之间的推理是开发学习算法的前提,是走向智能、自主学习设备的里程碑。

倍福针对生产单元的产品亮点

倍福多点触控控制面板系列在外观设计、显示屏尺寸和格式方面具有非常大的灵活性。用户可以从各种控制面板系列中选择最适合其应用需求的用户界面。除了清晰明了、符合人体工程学的设备操作之外,高品质的面板设计也对设备的外观起到了决定性作用。
倍福多点触控控制面板系列在外观设计、显示屏尺寸和格式方面具有非常大的灵活性。用户可以从各种控制面板系列中选择最适合其应用需求的用户界面。除了清晰明了、符合人体工程学的设备操作之外,高品质的面板设计也对设备的外观起到了决定性作用。

多点触控技术为成熟和新的操作方案提供高灵活性

倍福全新一代面板采用符合行业标准的多点触控显示屏,可为所有应用提供合适的解决方案。面板系列型号种类繁多,可提供不同尺寸的显示屏和样式,也可以根据客户要求定制设计。对于单点触控用户来说,新一代的面板的性价比也非常高,是一款智能的解决方案,可以替代其它系统。

产品亮点:

  • 显示屏尺寸有 7 到 24 英寸 (16:9,5:4,4:3)可选
  • 有横屏和竖屏模式可选
  • 多点触控(PCT):例如用于 5 指或双手触控操作
  • 高触点密度,确保操作安全、可靠
  • 高品质铝质外壳,由实心块铣削而成
  • 显示屏正面有金属边框保护
  • 有适合控制柜安装或安装臂安装的型号可选
  • 带 CP-Link 4 或 DVI/USB-Extended 接口的控制面板
  • 可搭载从 Intel® Atom™ 到 Core™ i7 处理器的面板型 PC
  • 可选的机电按钮扩展件

随着 CX 系列嵌入式控制器的推出,倍福将 PC 技术和模块化 I/O 相结合,构成一种可以安装于控制柜中的 DIN 导轨单元。倍福可以提供不同性能等级的嵌入式控制器,用户可以根据自己的应用需求确选择最合适的产品。比嵌入式控制器的体积更小的是超紧凑型工业 PC 系列,因此,对于需要大幅减少安装空间的应用场合,可以选择倍福的超紧凑型工业 PC 系列。
随着 CX 系列嵌入式控制器的推出,倍福将 PC 技术和模块化 I/O 相结合,构成一种可以安装于控制柜中的 DIN 导轨单元。倍福可以提供不同性能等级的嵌入式控制器,用户可以根据自己的应用需求确选择最合适的产品。比嵌入式控制器的体积更小的是超紧凑型工业 PC 系列,因此,对于需要大幅减少安装空间的应用场合,可以选择倍福的超紧凑型工业 PC 系列。

适合安装在 DIN 导轨上的模块化工业 PC

随着 CX 系列嵌入式控制器的推出,倍福将 PC 技术和模块化 I/O 相结合,构成一种可以安装于控制柜中的 DIN 导轨单元。用户可以选择增加或减少模块和接口,仅安装应用中所需要的组件即可,因此,嵌入式控制器的应用范围非常广泛,例如可用于塑料机械和生产单元。

CX 系列嵌入式控制器坚固耐用、性能强大可靠,适用于振动或高温等恶劣的工况条件。倍福可以提供不同性能等级的嵌入式控制器,用户可以根据自己的应用需求确选择最合适的产品。性能等级较低的设备适用于控制温控装置、计量应用和输送带。 CX5100CX5200 系列高性能控制器可用于控制注塑机和吹塑机。 CX20x0CX20x2 系列高端控制器可以实现复杂的用户界面、集成图像处理功能、实现机器学习或处理大量数据。

比嵌入式控制器的体积更小的是超紧凑型工业 PC 系列,因此,对于需要大幅减少安装空间的应用场合,可以选择倍福的超紧凑型工业 PC 系列。 C6015 适用于小型控制任务,而 C6030 适用于各种标准控制任务。另一个优点是安装灵活:CX 系列只能水平安装,而 C60xx 系列设备可以安装在任何位置。与倍福整个工业 PC 产品系列一样,嵌入式控制器的另一个优点是备件可长期供货,全面保障客户投资安全。

EtherCAT 端子模块适合用于全球自动化领域内任何常用的数字量和模拟量信号类型。传统的现场总线设备(如 PROFIBUS、ROFINET、CANopen、DeviceNet、Interbus 或 Lightbus)都可通过本地现场总线主/从端子模块轻松集成到 EtherCAT 系统中。没有了现场总线主站后,也就无需占用 PC 中的 PCI 插槽。任何以太网设备都可通过交换机端子模块进行本地集成。
EtherCAT 端子模块适合用于全球自动化领域内任何常用的数字量和模拟量信号类型。传统的现场总线设备(如 PROFIBUS、ROFINET、CANopen、DeviceNet、Interbus 或 Lightbus)都可通过本地现场总线主/从端子模块轻松集成到 EtherCAT 系统中。没有了现场总线主站后,也就无需占用 PC 中的 PCI 插槽。任何以太网设备都可通过交换机端子模块进行本地集成。
配备 TwinSAFE 逻辑的各种组件让用户在为现有的安全应用选择架构方面拥有绝对的自由。
配备 TwinSAFE 逻辑的各种组件让用户在为现有的安全应用选择架构方面拥有绝对的自由。

EtherCAT I/O 模块将温度控制、电能测量和安全技术集成到控制平台中

倍福于 1995 年推出总线端子模块,随后总线端子模块成为自动化技术中最为重要的技术标准之一。2003 年,倍福又开发出了 EtherCAT 高速通讯系统。倍福推出的这款开放式系统仅仅几年时间就成为全球自动化标准。倍福可为用户提供广泛的 EtherCAT I/O 端子模块产品系列,在性能和变化方面都非常适合用于塑料机械及其外围设备的各项功能的自动化。

  • EL3318 用于温度测量
    EtherCAT 端子模块 EL3318 非常适合用于通过热电偶进行温度测量。此款 8 通道输入端子模块集成了冷端补偿,结构非常紧凑,能够以高精度和高信噪比测量温度。
  • EL3403 EL3446 用于电力测量
    EL3403 三相电力测量端子模块可用于测量和优化塑料机械的功耗。结合 TwinCAT Plastic Processing Framework,EL3403 可以通过在运行过程中连续交替测试,经济高效地对加热带进行状态监测。在传统控制结构中,电力测量端子模块也可用于测量电流。EL3446 可用于简单监控加热带功能。EL3446 可用于简单监控加热带功能。结合电压测量,只需一个电力测量端子模块,就可以通过测量电流的方式经济地记录各个设备部件的功耗数据。倍福的 SCT 电流互感器 (SCT2xxx, SCT1xxxx) 可以实现传感器和电力测量端子的适当结合,无需具备专业知识。
  • EL3255 用于位置检测
    EtherCAT 端子模块 EL3255 可以用来检测电子尺位置。由于集成了电源,即使在具有高频干扰场的环境中,端子模块也能提供精确的结果(电压值)。EL3255 特别适合用于液压驱动的注塑机和吹塑机。
  • EL6224 IO-Link 端子模块
    IO-Link 是一种低成本的现场总线,用于读取实时性要求低的传感器。例如在挤出领域,EL6224 可以首选用于读取熔体压力和熔体温度。
  • 热电偶现场总线模块 FM33xx
    带 EtherCAT 现场总线接口的现场总线模块可以安全、准确地读取注塑模具上的热电偶,例如在注塑模具制造过程中。该现场总线端子盒配有一个反向电压保护电路,以防止有外部电压施加到热电偶输入端上。由于无需使用补偿电缆,布线成本也显著降低。
  • TwinSAFE 端子模块将安全技术无缝集成到控制器中
    倍福的安全解决方案具有可扩展性,适用于具有分布式 I/O 的大型复杂系统,以及小型注塑机和吹塑机。一个安全逻辑端子模块就足以实现整个安全技术,紧凑型安全控制器 EK1960 特别适合用于液压驱动和/或电动驱动的注塑机。它可以直接控制负载为 2 A 的数字开关阀,如用于抽芯装置的开关阀。

EtherCAT 端子盒结构坚固,能够直接安装在设备上使用。因此不再需要控制柜和专用的接线盒。
EtherCAT 端子盒结构坚固,能够直接安装在设备上使用。因此不再需要控制柜和专用的接线盒。

通用型 EtherCAT 产品延伸至 IP67 领域

随着等级高达 IP67 的 EtherCAT 端子盒的推出,EtherCAT 技术现在也可以在没有控制柜的前提下使用。这种防护等级高达 IP67 的端子盒系列集成了一个连接 EtherCAT 的直接接口,因此,系统的高性能能够直达每个 I/O 模块。在 IP67 领域,采用倍福的 XFC 极速控制技术、高精度测量技术和在现场直接集成的驱动功能能够实现高速过程数据通讯。EtherCAT 端子盒结构坚固,能够直接安装在设备上使用。因此不再需要控制柜和专用的接线盒。除了坚固的 M12 螺纹连接器外,适用于机械手应用的 D-Sub 连接器也可用于成本敏感型应用。

  • EtherCAT 端子盒 EP3744 可以用于监测机械手应用中使用的抓手组件的气动压力;同时,可以读取 6 个数字量输入。
  • 在 EtherCAT 端子盒 EP1816 中,16 个数字量输入的采集与三轴加速力的测量相结合。
  • EP3752 可以在没有额外输入的情况下测量加速力。加速度计测得的值可用于质量力的采集,例如,设备本体的质量力,或用于搬运设备上带加加速度补偿的创新控制方案。
  • EtherCAT 端子盒 EP3314 适用于直接采集热量产生点的过程温度。它不仅能够提高测量精度,还可以省去热电偶用的补偿电缆。
  • FM3312FM3332 现场总线模块采用坚固的金属外壳,特别适用于测量注塑模具或挤出生产线上的喷嘴温度。一个工业连接器中最多可以包含 32 个温度通道。另外,对相电压的反向极性保护可以额外确保运行可靠性。
  • EP3356 可以高精度分析称重传感器,在挤出机应用中需要将此用于计量塑化重量。

电动伺服驱动技术取代液压系统,提高塑料机械的能效。
电动伺服驱动技术取代液压系统,提高塑料机械的能效。

针对高动态定位任务的驱动系统

倍福驱动技术可以与 TwinCAT 自动化软件中运动控制解决方案结合,构成一个适用于所有塑料加工应用的完整的驱动系统。EtherCAT 用作高速通讯系统,适用于实现高动态性单轴和多轴定位任务。倍福的驱动技术具有可扩展性,因此设备制造商能够根据具体的性能需求设计驱动解决方案。

具有高性能 EtherCAT 系统通讯功能的 AX5000AX8000 系列伺服驱动器具有出色的性能与动态性。AX 系列集成了高速控制技术,支持执行薄膜制备领域等所要求的高精度定位任务:展平辊用于在收卷前使挤出的薄膜展平,调整范围必须控制在亚毫米范围内。AX5000 为超高速加工过程提供理想解决方案。AX5000 灵活的驱动设计(1 和 2 个通道单元)以及可变的电机功率能够为您提供成本优化的解决方案,AX8000 系列驱动器是专为紧凑型、模块化驱动装置和笛卡尔坐标机械手而设计的。

对于小型控制任务,可以使用 EtherCAT 伺服端子模块产品,它们在标准端子模块外壳中整合了一整套伺服驱动单元,价格低廉、结构紧凑,适合用于重量较小的工件或功耗较低的附加装置。

倍福所有伺服驱动和电机产品几乎都是自己自主研发和生产的。驱动器产品在威尔总部生产,而电机产品则由倍福集团旗下的一家子公司开发和生产。因此,所有驱动技术组件都遵循一致的开发理念。各种直线和旋转伺服电机都专为倍福伺服驱动器量身定制。这种开发上的成功合作结出了累累硕果,比如 AM8000 电机系列采用的单电缆技术,它将动力和反馈系统整合在一根标准电缆中,从而节省设备安装空间,降低调试成本另一项成果就是技术上具有创新意义的 AMP8000 分布式伺服驱动系统。它将伺服驱动器直接集成到伺服电机中,结构非常紧凑。

倍福驱动组件可以无缝集成到 TwinCAT 开发工具中。TwinCAT NC-PTPNC ITwinCAT Rotobotics 等运动控制软件包可与伺服驱动器和电机匹配。通过集成安全技术,倍福的伺服驱动器既能够满足严格的塑料机械安全要求,同时也能简化生产单元的配置工作。倍福的 TwinCAT 平台中集成了用于设计电机和齿轮减速机的软件工具,可以对设备进行再次开发。对于复杂应用与新系统设计,倍福也可以为电机和齿轮减速机设计提供支持。倍福工程师多年来在各种驱动应用中积累了丰富的专业知识,将协助客户提升竞争力。

EtherCAT 端子模块系统中的伺服端子模块在标准的端子模块外壳中集成了一个完整的伺服驱动单元。
EtherCAT 端子模块系统中的伺服端子模块在标准的端子模块外壳中集成了一个完整的伺服驱动单元。

紧凑型驱动技术:直接将电机集成到 I/O 系统中

若与各种电机和减速机配套使用,倍福的 I/O 系统可以提供一个经济、紧凑的驱动解决方案:模块化、可扩展的运动控制端子模块支持不同性能等级的伺服电机、步进电机和直流电机。针对步进电机和直流电机的 EtherCAT 端子盒(IP67)无需安装在控制柜中。所有紧凑型驱动解决方案集成到倍福的 TwinCAT 自动化软件中,简化了参数设置工作。针对运动控制要求不那么复杂的解决方案。诸如简单的可调轴、移动停止、小的输送运动或简单的定位驱动并不需要高质量的伺服轴;实际上,步进电机或直流电机完全足够了。

AMP8000 分布式伺服驱动系统将伺服驱动器直接集成到伺服电机中,为实现模块化机器设备概念开辟了新天地。由于功率电子元器件可以直接移放到设备上,因此控制柜内所需的空间可以减小到只要够装一个耦合模块即可,通过一个配电模块即可使用一根电缆为多个伺服驱动器供电。
AMP8000 分布式伺服驱动系统将伺服驱动器直接集成到伺服电机中,为实现模块化机器设备概念开辟了新天地。由于功率电子元器件可以直接移放到设备上,因此控制柜内所需的空间可以减小到只要够装一个耦合模块即可,通过一个配电模块即可使用一根电缆为多个伺服驱动器供电。

模块化设计理念可以显著提高灵活性并节省空间

AMP8000 分布式伺服驱动系统为模块化设备方案开辟了新途径,AMP8000 将伺服驱动器直接集成到伺服电机中,结构非常紧凑。由于功率电子元器件可以直接移放到设备上,因此控制柜内所需的空间可以减小到只要够装一个耦合模块即可,通过一个配电模块即可使用一根电缆为多个伺服驱动器供电,在下一个扩展阶段,驱动技术将完全不再需要装在控制柜内。之前,控制柜中用于连接驱动器的空间要求已经被减少到只有一根电缆,现在有了 AMP8620 电源模块后,则完全不再需要控制柜。

AMP8000 适用于塑料加工领域的各种应用场景,可以集成多色注塑机成型技术中使用的由伺服电机驱动的转盘,不会额外占用控制柜空间,并且方便改造现有设备。注塑机或吹塑机的搬运装置可与 AMP8000 直接连接,无需额外使用控制柜。这也适用于占地面积有限的完整生产单元。在机械设计上,特别有意思的应用还有用于拉伸吹塑机的吹塑工位。

XTS 用软件功能取代了复杂和昂贵的机械系统,提高了生产单元中产品搬运的灵活性。TwinCAT 中的软件功能块可用于典型的 XTS 应用,仅只需要设置参数即可。
XTS 用软件功能取代了复杂和昂贵的机械系统,提高了生产单元中产品搬运的灵活性。TwinCAT 中的软件功能块可用于典型的 XTS 应用,仅只需要设置参数即可。

XTS 磁驱柔性输送系统使用创新的电子元件取代传统的机械元件

XTS 是一个机电一体化的系统,包含运行所需的所有功能:将功率元件和位移测量技术整合于一体的模块化、全集成直线电机,以及动子和导轨。用这几个相互精确协调的组件就可以实现各种应用。所需的几何形状、长度和半径通过不同数量的组件的来确定。XTS 使得每个产品输送都有一个连续的物料流。它在导轨设计上有很高的灵活性,而且拥有直驱系统的所有优点,如高动态性、高精度定位、低振荡、无磨损运行和低功耗。由于返回行程和曲线段都用于物料输送,因此没有空行程,可以加快整个塑料加工过程。TwinCAT 自动化软件已经集成了如自动累积、避免碰撞、避免冲击等功能,可以简化开发设计工作。

XPlanar 平面磁悬浮输送系统适用于实现各个应用领域多样化的输送任务。
XPlanar 平面磁悬浮输送系统适用于实现各个应用领域多样化的输送任务。

具有六自由度,可大幅提升定位灵活性

倍福通过 XPlanar 平面磁悬浮输送系统为机械设计开辟了新途径:动子托盘自由悬浮在由传输平面模块拼接组成的任意形状的传输平面上,最高速度可达 4 m/s,加速度可达 2 g ,重复定位精度可达 50 µm;运行过程中几乎不会产生任何噪音或机械磨损。

XPlanar 平面磁悬浮输送系统可以根据应用的需求进行扩展,显著简化机械设备设计工作,为机械设计提供全新的自由度。动子定位方面也具有非常高的灵活性和动态性,例如可以非常简单、随意地分配产品流。传统上需要使用机器人或其它缺乏灵活性的机械装置的应用,现在都可以使用 XPlanar 高效灵活的解决方案替代。动子运动是非接触式的,从而大幅度地消除了机械磨损以及污染物的排放和携带。因此,XPlanar 也非常适合用于对卫生等级要求很高的应用,例如输送敏感元件。

XPlanar 系统的第一个应用就是等离子体喷涂。Plasmatreat 公司使用 XPlanar 动子托盘定位涂层生产单元中的塑料件,以提高灵活性、精度和速度。

TwinCAT 将所有开发环境和 Runtime 过程都集成在一个中央软件平台上。
TwinCAT 将所有开发环境和 Runtime 过程都集成在一个中央软件平台上。

TwinCAT:集成式开发和控制平台

TwinCAT 将所有开发环境和 Runtime 过程都集成在一个中央软件平台上。这适用于编程、配置、实时环境和所有 Runtime 模块。通过使用常用的 IEC PLC 语言进行编程以及集成 C/C++ 算法,设备制造商可以根据编程人员的资质、服务策略以及保护专业知识的需要,自由选择最合适的编程方法。通过集成 MATLAB®/Simulink®,可基于开发模型开发控制器方案,从而助力虚拟机开发。Microsoft Visual Studio® 被用作集成的程序员工作台,支持不同版本的控制系统,简化了团队协作流程。对于批量生产,TwinCAT 可以提供将商用 IT 系统集成到设备程序生成过程中的开放式接口。

  • TwinCAT 软件的算法都是经过测试和优化的,因此使用大量针对运动控制应用的 TwinCAT 软件库可以显著节省开发时间。TwinCAT PTPTwinCAT NC I 功能非常适合用于实现直角坐标机器人的搬运应用。对于其它机器人运动学,如 SCARA、Delta 和关节型机器人,TwinCAT 运动学变换功能库可提供应用就绪解决方案。
  • 完全集成到 TwinCAT 系统架构中的 TwinCAT Scope 软件示波器可以加速和改进调试和维修过程,从而有助于提高设备质量。
  • 基于 TwinSAFE 软件的安全技术简化了复杂系统的布线工作;变量可以在软件中映射。例如,这样可以用模块化方式开发和调试生产单元。文档编制工作也得到简化,并且可以快速根据客户的其它需求进行调整。
  • 基于浏览器的集成式 TwinCAT HMI 可视化解决方案可以方便地开发和维护可视化对象。这些信息可以在设备和系统上显示,也可以使用 Web 浏览器通过 Internet 显示。
  • TwinCAT IoT 为在云端或生产设备本地聚合数据提供了先决条件。TwinCAT 还包括用于云应用程序的标准化通讯协议。
  • 采集到的数据可以使用 TwinCAT Analytics 具体进行分析。
  • TwinCAT 与机器学习算法连接的接口允许在传统控制环境中使用 AI 方法。

多年来,Motion Control 功能组件一直是倍福软件开发工具的重要组成部分。而 TwinCAT PTP 和 TwinCAT NC I 可以很好地满足塑料机械及其外围设备对电动驱动技术的要求。
多年来,Motion Control 功能组件一直是倍福软件开发工具的重要组成部分。而 TwinCAT PTP 和 TwinCAT NC I 可以很好地满足塑料机械及其外围设备对电动驱动技术的要求。

TwinCAT Motion Control:非常适合用于实现塑料加工行业的所有驱动任务

多年来,Motion Control 功能组件一直是倍福软件开发工具的重要组成部分。而 TwinCAT PTPTwinCAT NC I 可以很好地满足塑料机械及其外围设备对电动驱动技术的要求。可为不同的任务(如凸轮盘、多轴同步和插补运动)提供种类繁多的软件模块。NC PTP 完全适用于广泛使用的笛卡尔机械手系统;可以轻松集成到加工设备的控制器中。TwinCAT Plastic Application Components 可用于独立的机械手应用。作为 TwinCAT 软件平台的行业专属扩展功能,它们支持注塑机和机器人之间广泛使用的 Euromap 接口,比如 Euromap 67 或未来的 Euromap 79(OPC 40079)。

基于 PC 和 EtherCAT 的控制技术可以优化高速取件过程,如借助侧面搬运机械手进行模内贴标。EtherCAT 现场总线可以实现几乎无延迟的同步,因此周期时间非常短。

TwinCAT Motion Control 遵循开放式自动化技术理念,是一种用于设计生产单元的软件工具,允许集成倍福驱动组件和第三方组件。TwinCAT NC PTP 是适用于各种驱动方案的开发工具:从简单的开关轴和步进电机或变频器,到伺服驱动器。

支持带有现场总线接口或通过 I/O 直接连接的各种编码器。这样就可以根据市场需求,以优化的成本和模块化的方式灵活设计生产单元。特别是,主/从轴在几乎任何结构中的耦合特性,以及高性能和多样化的 TwinCAT 运动控制功能可以出色满足广泛的应用需求:例如,使用飞锯软件库可以高效同步挤出生产线上的修边单元。TwinCAT CAM Design Tool 和 TwinCAT ScopeView 等功能强大的软件工具支持系统设计和调试。大量符合 PLCopen 运动控制标准的 PLC 功能库使得编程更加方便,而且工艺模块的可重用性可以减少开发工作。

倍福的开放式自动化平台集成了基于 OPC UA 的 Euromap 接口,确保各种设备组件之间安全可靠的 M2M 通信,以及与上层系统之间安全可靠的数据交换。
倍福的开放式自动化平台集成了基于 OPC UA 的 Euromap 接口,确保各种设备组件之间安全可靠的 M2M 通信,以及与上层系统之间安全可靠的数据交换。

OPC UA:可满足塑料行业未来所有标准的平台倍福是 OPC UA 技术的主要推动者

从专有解决方案还在被广泛使用的时代起,倍福就一直是开放式标准的忠实拥护者,互操作性同样也是 OPC 标准化的一个重要的组成部分。倍福客户可以从倍福及第三方产品之间广泛的互操作性中受益。

倍福是少数几家在最新版本和最新功能上均通过真正互操作性和稳定性测试的公司之一,目前,不同机械工程领域的配套规范正在制定中。而塑料加工行业的配套规范制定工作由 Euromap 组织主导。倍福一直积极参与塑料加工行业配套规范的制定,因此能够迅速将新的规范整合到其产品中。用户可以在 TwinCAT 软件中选择满足相应 Euromap 配套规范的 OPC UA 接口(TF6100)。Euromap 82(OPC 40082)已经实现了机器对机器通信;Euromap 77 (OPC 40077)可用于连接主控计算机或云端。除了基于 OPC UA 的 Euromap 接口外,倍福还强烈建议将具有高确定性的 EtherCAT 现场总线用于对时间要求非常严格的过程,如高性能注塑机中的机器人同步。