基於EtherCAT和PC的控製技術助力實現汽車設備的標準化-國際節能環保網-行業資訊

索德西亞集團（Sodecia）的全球技術與自動化中心（GTAC）主要為汽車行業量產定製要求極高的製造機械。他們采用已在整個Sodecia集團標準化使用的基於 PC 和 EtherCAT 的倍福控製和驅動技術重新設計了一款汽車安全帶裝配設備。
Sodecia GTAC 位於加拿大安大略省倫敦，是葡萄牙 Sodecia 集團旗下的自動化事業部。2021 年，GTAC 收shou到dao一yi份fen訂ding單dan，為wei一yi家jia合he作zuo多duo年nian的de全quan球qiu汽qi車che製zhi造zao商shang重zhong新xin設she計ji一yi款kuan能neng夠gou提ti升sheng安an全quan帶dai高gao度du調tiao節jie器qi裝zhuang配pei設she備bei產chan量liang的de設she備bei，但dan項xiang目mu工gong期qi要yao求qiu非fei常chang緊jin。
多年來，GTAC 已經投入了大量時間和資源構建標準化的控製架構和模塊化、可重複使用的代碼。“通過我們的控製代碼，我們將項目完成時間從通常的 8 個月至 1 年縮短到 3 至 4 個月。”Sodecia GTAC 控製工程師 Chris Drees 說道。“這意味著我們的任何一名工程師都可以根據故障代碼輕鬆排除標準設備或定製設備的故障。”
因此，無論生產計劃多麼緊張，Sodecia 都能出色完成任務。據 Sodecia GTAC 的前獨立自動化事業部創建人之一的 Brent Lekx-Toniolo 稱，這種競爭優勢具有必然性。“由於客戶訂購的設備需要盡快投入使用，我們在 2000 年左右設計了構建框架的方案。”2007 年，GTAC 利用倍福在控製和通信技術方麵的優勢，實現了這一框架。“在對其它控製平台進行了大量試驗和反複比較後，我們發現倍福就是我們等待已久的解決方案。”Brent Lekx-Toniolo 補充道。“倍福從那時起就一直是我們值得信賴的合作夥伴。”
基於標準代碼進行微調
Sodecia 將自動化事業部的多項創新技術作為標準在集團內部推廣，在集團設立在全球的近 40 個生產基地中獲得了廣泛應用。由 GTAC 設計、編程和調試的汽車零部件自動化裝配和焊接解決方案證明了自己的實力。“與大型焊接機器人相比，汽車安全帶高度調節器 SBHA#3 具有體積小、裝配速度快的特點。”Sodecia GTAC 的 PLC 和機器人技術員 Jesse Underhill 說道。“我們調整了用於諸如旋轉分度工作台邏輯與基於伺服的運動控製和數據傳輸的標準代碼結構。”Chris Drees 補充道：“我們還想要提高設備的運行時間，提高設備綜合效率（OEE），提升設備性能。同時我們最近還對標準代碼進行了一些更新，以擴展功能。”
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最早的裝配生產線由多個獨立的單元和用於在其間輸送工件的外部輸送設備構成。在第一次重新設計該係統時，GTAC 的工程師將設備體積縮小了近一半，外殼尺寸減小為 6 x 6 m（20 x 20 英尺）。“前兩次迭代實現了每 5.4 秒生產一個零件，但這一次需要將生產時間縮短到 5.1 秒。”Chris Drees 解釋道。
基於 PC 和 EtherCAT 的邏輯與運動控製
基於 PC 的自動化解決方案配備靈活的 TwinCAT 3 通用軟件平台，控製包括 PLC、機器人運動學、功能安全以及 IoT 在內的所有設備功能。基於 PC 的設備控製器上可以同時運行 TwinCAT 以及其它軟件。TwinCAT 開發環境完全集成在 Microsoft Visual Studio™ 中，因此 GTAC 的工程師們能夠選擇他們最熟悉的或最適合自己項目的編程語言。倍福的 CP2215 麵板型 PC 上裝載了 TwinCAT Runtime，既可用作設備控製器，也可用作用戶界麵。15 英寸的多點觸控顯示屏支持直觀操作、診斷以及通過訪問 PLC 代碼進行故障排除。
EtherCAT 作為理想的運動控製總線，實現了倍福 AX5000 係列伺服驅動器、第三方變頻器和庫卡機器人的快速循環。“庫卡機器人已經采用了 EtherCAT 技術，因此我們除了能夠簡化通信任務之外，甚至還可以使用 Safety over EtherCAT（FSoE）實現更安全的係統。”Chris Drees 說道。這種經過 TüV 認證的安全協議省去了安全控製器與每個急停裝置、光幕或其它安全設備的硬接線工作。FSoE 通過標準 I/O 使用的相同以太網電纜發送安全數據，從而減少了布線工作量。AX5000 驅動器配備了 AX580x TwinSAFE 選項卡，可以實現驅動器集成的安全功能。
GTAC 工程師認為，EtherCAT 的另一個主要優勢是強大的診斷功能。“當我們改用 EtherCAT 後，我驚訝地發現故障和錯誤排除竟然如此簡單，真是太不可思議了。”Sodecia GTAC 控製部門經理 Danilo Silva 說道。“我曾經使用過的其它現場總線很難做到這一點。通過 EtherCAT 可以診斷出任何故障，準確地知道故障節點出現的具體位置並加以解決。”EtherCAT 支持 30 多種重要的現場總線和通信協議，簡化了兩台機器視覺相機的集成工作，隻需增加一個 EK9500 總線耦合器，即可通過 EtherNet/IP 連接這兩台相機。倍福擁有各種防護等級為 IP20 的 DIN 導軌安裝式 EtherCAT I/O 端子模塊或者可直接安裝在設備上的 IP67 級 EtherCAT 端子盒，可以根據每個應用的獨特需求提供合適的解決方案。
安全帶裝配工作開足馬力，全速前進
GTAC 工程師通過新型定製設備取得了驚人的成績。Sodecia 使用 TwinCAT 自動化軟件對其代碼庫進行了重要更新，實踐證明這些更新非常有益。SBHA#3 實現了 5.1 秒/件的吞吐率，支持 EtherCAT 總線的設備控製器以 125 μs 的超快掃描速率運行。項目也按照時間節點準時完成：2021 年 9 月開工，在2022 年 3 月開始試運行。
在該項目的建設中，Sodecia 與倍福加拿大分公司的區域銷售經理 Dean Herron 和應用工程師 Jim Fallowfield 一直保持密切溝通和良好合作。“倍福與 Sodecia 都創立於 1980 年，我們都一直孜孜不倦地努力鑽研我們的技術。”Dean Herron 說道。”Sodecia 靈活的模塊化設備開發方案與我們基於 PC 的控製技術理念相得益彰，他們的團隊因而能夠顯著簡化軟件和硬件開發工作。”
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