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具有良好開放性和較強自適應能力的倍福自動化平臺助力優(yōu)化機械設計方案

作為3D激光加工技術的先驅，通快（Trumpf）公司除了提供光束光源和光束傳輸組件之外，還提供各類激光切割機及成套系統(tǒng)解決方案。通快公司先進的TruLaser Cell系列3D激光切割機采用了倍福工業(yè)PC技術和EtherCAT I/O組件。他們的新一代TruLaser Cell 8030結合了3D激光切割的最大加工可靠性和生產(chǎn)效率。

升級版TruLaser Cell 8030專為汽車行業(yè)設計，可以根據(jù)具體需求靈活配置。用戶可以在用于切削門環(huán)和完整側部的大尺寸型號或者用于生產(chǎn)白車身的各個單件和部分區(qū)域加工小尺寸型號之間進行選擇。高速旋轉加工臺的旋轉時間縮短了20%，僅為1.8秒，最大限度地減少了非生產(chǎn)時間，同時使得每個部件的整體性能均得以提升。與前代型號相比，TruLaser Cell 8030切割熱成型車輛橫梁的機床動態(tài)性能提高了約10％，非生產(chǎn)性時間減少了10％，沖切廢屑控制速度加快了30％。

靈活的設備和控制系統(tǒng)不可或缺

TruLaser Cell 8030可以以極高的靈活性，經(jīng)濟高效地加工大型零件。NC編程可以靈活實現(xiàn)各種零件幾何形狀，后期也可以使用不同的激光加工工具進行修改，以滿足新的應用需求。我們在選擇自動化技術合作伙伴時也非常注重是否能夠提供高靈活性，正如位于美國密歇根州普利茅斯鎮(zhèn)的通快公司服務質(zhì)量保證經(jīng)理、前TruLaser Cell 8030項目經(jīng)理Thomas Brauchle所解釋的：“我們選擇倍福作為我們的合作伙伴，他們不僅為我們提供了最先進的自動化技術，而且還能夠靈活滿足激光加工系統(tǒng)的特殊要求。他們的自動化產(chǎn)品種類非常豐富，幾乎涵蓋了我們所需的所有控制產(chǎn)品。只有在極個別情況下，他們的標準產(chǎn)品不能滿足我們的需求，但他們很快就會開發(fā)出合適的定制產(chǎn)品和解決方案。”

我們決定選擇倍福技術的另一個關鍵因素就是他們底層使用的EtherCAT通信系統(tǒng)。Thomas Brauchle證實了這一點：“我們的所有TruLaser Cell激光切割機都配備了EtherCAT，它為模塊化控制柜設備提供了一個優(yōu)化的現(xiàn)場總線系統(tǒng)。這讓我們能夠以一種理想的方式實現(xiàn)緊湊的模塊化控制柜方案，即在一個模塊中只有少數(shù)I/O信號與安全信號相結合。EtherCAT耦合器EK1914可以很好地滿足這些需求。它結合了EtherCAT耦合器EK1100與數(shù)字量標準及安全I/O的功能，設計非常緊湊，并可根據(jù)需要添加其它EtherCAT端子模塊進行擴展。與其它現(xiàn)場總線系統(tǒng)相比，倍福的EtherCAT I/O系統(tǒng)幫助我們顯著減少了控制柜中的空間需求。”TruLaser Cell激光切割機的另一個與眾不同之處在于它擁有EtherCAT的高性能，它既可以控制高動態(tài)的激光光軸，同時還能以足夠快的速度為伺服放大器提供設定值。

EtherCAT為TruLaser Cell提供了許多基本功能，Thomas Brauchle補充說道：“可用的帶寬完全滿足激光加工系統(tǒng)的需求，讓我們能夠利用EtherCAT實現(xiàn)所有安裝技術，無需使用任何折衷方案。此外，EtherCAT還是全球廣泛使用的通信標準。五軸激光加工機床的一項基本功能是傳輸信號給回轉軸，我們與一家供應商針對EtherCAT通信共同開發(fā)了一款無磨損的非接觸式系統(tǒng)。”

Thomas Brauchle還非常看重EtherCAT提供的各種診斷功能，可用于定位故障點。例如，我們對一個案例進行了分析，一名維修技術人員遠程識別到電源電纜出現(xiàn)故障：“機床用戶收到備件并進行更換，系統(tǒng)重啟后，運行一切正常，客戶對我們的服務非常滿意。”一些系統(tǒng)也需要使用節(jié)省空間的控制組件來減少占地面積。而倍福提供的完整的控制系統(tǒng)采用先進的技術，其靈活性、可靠性以及生產(chǎn)效率都很高，同時還還具有經(jīng)濟性和高效性的特點，為實現(xiàn)上述目標提供了保障。

對機床HMI提出高要求

據(jù)Thomas Brauchle介紹，通快的機床控制面板有極高的要求，因此他們最終決定使用倍福的定制化控制面板：“一方面，HMI必須統(tǒng)一適用于各種機床工藝。另一方面，必須滿足我們對人體工程學和設計的高要求，只有通過定制設計的控制面板才能實現(xiàn)上述需求。而倍福在設計方面就具有很高的靈活性，這可以為我們帶來巨大優(yōu)勢。例如，我們可以指定集成式按鈕供應商。我們也可以很快收到一臺功能完整的樣機，供我們自己測試使用。‘開放式架構’允許定制設計操作面板，能夠將新的操作面板設計整合到現(xiàn)有的機床系列中。”

C6930控制柜式工業(yè)PC帶2個固態(tài)硬盤和C9900-U330電池組，用作TruLaser Cell 8030的主控PC。據(jù)Thomas Brauchle介紹，通快有很多個選擇標準，并將工業(yè)PC和控制面板作為一個整體綜合考慮，倍福的工業(yè)PC不僅性能高，而且可以靈活安裝在各種不同的機床上，這也是我們選用倍福技術的一個決定性的因素。而通過倍福的CP-Link 4單電纜解決方案可以將控制面板放置在任何所需位置，這是促成我們選擇倍福的另一個因素。

系統(tǒng)具有開放性和一致性

鑒于通快的很多OEM客戶需要將激光光源整合到生產(chǎn)線上，因此必須考慮使用多樣化的現(xiàn)場總線系統(tǒng)。Thomas Brauchle認為，倍福為他們提供了非常合適的解決方案，因為基于PC的開放式控制系統(tǒng)的設計允許它與各種不同的現(xiàn)場總線控制器相結合，讓機床能夠靈活地適應各種生產(chǎn)環(huán)境。例如，PROFINET RT可以通過EL6631控制器/設備端子模塊以及EtherNet/IP（EL6652）、DeviceNet（EL6752）或 PROFIBUS（EL6731）連接。

TruLaser Cell激光切割機及其它激光加工設備還配備了其它EtherCAT I/O組件，包括各種標準I/O端子模塊，比如采用高密度設計的緊湊型EK1818和EK1914 EtherCAT耦合器、用于連接各種傳感器（溫度、壓力、液位）的IO-Link端子盒（IP67防護等級）以及24 V EtherCAT配電端子盒EP9214。各種TwinSAFE端子模塊和端子盒中也整合了安全技術，確保設備和人員的安全。邏輯連接控制通過EL6910 TwinSAFE邏輯端子模塊實現(xiàn)。Thomas Brauchle補充道：“TwinSAFE用軟件功能取代了很多機電元件，顯著減少了傳統(tǒng)元件數(shù)量，同時也減少了所需的布線數(shù)量。所有的非驅動安全功能都通過TwinSAFE Editor實現(xiàn)，我們真正看重的是它的圖形化邏輯鏈路概述。顯示和隱藏安全功能的能力對于帶擴展功能的標準機床來說至關重要。”