圖一:生產(chǎn)定制的沖孔薄板是位于Schlierbach 的MEVACO GmbH 公司的一大特色

沖孔薄板的生產(chǎn)中(圖1)不可避免地產(chǎn)生大量的沖壓廢料。位于德國Schlierbach的MEVACO GmbH公司每年會額外產(chǎn)生8000噸這種廢料。中等規(guī)模的公司生產(chǎn)的沖孔薄板的形式形狀比較多，材料也涉及很多種，包括鋁，銅，低碳鋼和不銹鋼。該公司專營小型和中型的沖孔板，除了現(xiàn)成的庫存產(chǎn)品外還提供了大量圖1所示大小的定制沖孔板。由于復(fù)雜的訂單計劃，需要頻繁的變換壓力和材料。四個高輸出的壓力機(jī)產(chǎn)生的廢料數(shù)量巨大，這些機(jī)器一年365天不停轉(zhuǎn)地處理寬達(dá)1500mm的薄板。MEVACO總是直接收集這四個機(jī)器在成型過程中產(chǎn)生的廢料-無雜質(zhì)的-用于再次銷售。購買者包括煉鋼廠、壓鑄鋁元件的制造商和壓鐵制造商。

因此，一個所謂的廢料金屬通道就位于這四個壓力機(jī)下面，在通道里面有一個自動運(yùn)輸系統(tǒng)，帶有很多箱子的卡車（圖2）。這個運(yùn)輸系統(tǒng)將空的或者半滿的箱子正確排列在壓力機(jī)下面并返回緩沖區(qū)，比如，各個箱子被分配給不同的材料。裝滿的箱子被自動運(yùn)去卸料站，在廢料倉庫，由起重機(jī)將里面的東西倒入相對應(yīng)的卡車。

圖 2:新的控制和識別系統(tǒng)采用了Siemens提供的 RFID（無線射頻識別）技術(shù)，MEVACO實(shí)現(xiàn)了更靈活更先進(jìn)地收集無雜質(zhì)的沖壓廢料

更多種類，更高要求

MEVACO的技術(shù)總監(jiān) Jochen Schott表示，“一些客戶希望在廢料袋中的沖壓廢物是無雜質(zhì)的，我們的任務(wù)就是保證這些塑料袋重量達(dá)到2 噸。因此，我們必須在每一個沖壓順序中記錄以及累加重量。”“另一些客戶在他們的應(yīng)用中則要求更高的體積密度，因此只能使用小直徑的金屬塊，而這樣也會增加不同的廢棄產(chǎn)品的數(shù)量。”為了運(yùn)行一個可靠的自動操作系統(tǒng)，控制系統(tǒng)必須時刻知道23個卡車?yán)锩總€卡車?yán)锩娼饘賶K的質(zhì)量以及卡車的質(zhì)量。使用以前的控制系統(tǒng)和卡車，廢料的形狀永久固定，是不可能做到這一點(diǎn)的。于是操作員決定不采用累加法，而是采用一種新的，更強(qiáng)大，更靈活先進(jìn)的解決方案。這個解決方案可以可靠地運(yùn)轉(zhuǎn)多年，如果需要連接更多的組件，也比較容易擴(kuò)展。

方案的執(zhí)行交給德國的Stuttgart公司，它是 Heldele GmbH 的分公司，這是一家專做自動化的系統(tǒng)集成商和西門子自動化方案的合作伙伴，而且和 MEVACO 已經(jīng)非常熟悉。雙方一起在西門子提供的控制組件的基礎(chǔ)上提出了一個可持續(xù)發(fā)展的概念，最終只用了幾天時間就完成了安裝和集成。

端到端的自動化

新方案的主要部分是一個在中央控制柜里的SIMATIC S7-300 PLC，它可以和 MEVACO 的高層控制系統(tǒng)通訊。西門子SCALANCE X116系列的一個工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)連接壓力機(jī)和金屬塊倉庫的操作單元，并且建立了一個和金屬塊通道的網(wǎng)絡(luò)連接。為了記錄質(zhì)量，壓力機(jī)下的倉位地址應(yīng)符合與控制中心直接相連的 SIWAREX U 測壓元件的要求。安裝在金屬塊通道下部的小型的分散式裝置獲取料位監(jiān)視器的信號（使用超聲波和激光光柵），并通過 PROFIBUS 轉(zhuǎn)發(fā)到控制中心。

IWLAN 和 RFID 提高了透明度

 Heldele GmbH的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Michael Anhäuser認(rèn)為，新解決方案的透明度和靈活性的關(guān)鍵在于對卡車的識別和車廂上控制柜內(nèi)的控制組件與主控柜之間的通訊。為做到識別，23輛卡車上都安裝了信用卡式的SIMATIC RF360T RFID電子標(biāo)簽（圖3），這些標(biāo)簽都安裝在塑料墊片的凹槽處，可以有效地防止機(jī)械損傷。由于IP67的高防護(hù)等級，這些標(biāo)簽?zāi)軌驊?yīng)用在惡劣的工業(yè)環(huán)境中，它們經(jīng)常與油和切削液接觸。

信用卡大小的電子標(biāo)簽若選擇相對較大的天線，則可以增大讀取范圍，延長讀取距離，相應(yīng)的對定位的精確性就沒更多要求。和電子標(biāo)簽相對應(yīng)的是安裝在運(yùn)輸車廂上的SIMATIC RF380R RFID讀寫器（圖4），它可以讀取10cm范圍內(nèi)的電子標(biāo)簽上存儲的標(biāo)識號碼并按要求進(jìn)行匹配。讀寫器通過ASM 456接口模塊集成到控制網(wǎng)絡(luò)和 PROFIBUS 中。

負(fù)責(zé)維護(hù)電氣系統(tǒng)的Günter Schäfer表示，“最初對于嚴(yán)酷的金屬環(huán)境的應(yīng)用懷疑是毫無根據(jù)的”。“試運(yùn)行以來，受到高度挑戰(zhàn)的RFID系統(tǒng)的運(yùn)行一直是穩(wěn)定可靠的。”

運(yùn)輸車廂和中央控制柜之間的橋梁是由IWLAN系統(tǒng)（工業(yè)無線局域網(wǎng)）搭建的，該系統(tǒng)由一個安裝在通道墻壁上的SCALANCE W788-1 Pro接入點(diǎn)和一個安裝在移動控制箱內(nèi)的SCALANCE W746-1 IWLAN以太網(wǎng)客戶機(jī)模塊組成。帶有兩個標(biāo)準(zhǔn)天線的接入點(diǎn)可靠地覆蓋了整個金屬塊通道，因此原定的沿著行車路線鋪設(shè)的額外的RCoax漏波電纜也被省去。因此，存儲在主控制器數(shù)據(jù)塊中的指令和箱體數(shù)據(jù)被自動的分配給正確的卡車。

更高級別的生產(chǎn)計劃和MEVACO控制系統(tǒng)（PPS）之間的連接是由一個安裝在中央控制柜中的SIMATIC IPC227D nano箱式PC實(shí)現(xiàn)的，即一個非常緊湊的嵌入式工業(yè)電腦。這個電腦通過CP343-1通訊處理器集成到控制網(wǎng)絡(luò)并發(fā)送指令數(shù)據(jù)到生產(chǎn)單位。反過來，產(chǎn)品的類型和重量通過OPC (用于過程控制的OLE)傳送到內(nèi)部的web應(yīng)用程序，它允許MEVACO公司的客戶從internet上檢索當(dāng)前的供貨數(shù)量和訂單。

圖 3: 所有的 23 輛卡車上都安裝了SIMATIC RF360TRFID 電子標(biāo)簽，用來清晰地記錄和分配材料和重量

比以往任何時候都更開放，更靈活，更高效

通過使用散包裝袋，基本上任何卡車上的任何廢料類型現(xiàn)在都可以收集。這在以前是不可能的，因?yàn)樾〉慕饘賶K廢料總是粘在箱壁上，并產(chǎn)生很多污染。現(xiàn)在空閑的大約有15個卡車，可以靈活的指派給不同的材料，從而可輕松實(shí)現(xiàn)將更多樣的廢棄產(chǎn)品分類放入散包裝袋中。

另一個收益是大大增加了新系統(tǒng)的透明度。例如，展示給操作員的診斷數(shù)據(jù)越來越多。這樣一來，操作人員可以更快的定位錯誤位置并糾正。Jochen Schott認(rèn)為“這種新的解決方案更有利于今后的擴(kuò)展。”如果能夠建設(shè)另一個生產(chǎn)大廳，則金屬塊通道可能延長而且可能使用第二個運(yùn)輸車廂。下一步可以擴(kuò)大RFID解決方案以涵蓋卡車容器，這將消除另一個錯誤源頭。技術(shù)總監(jiān)認(rèn)為，“我們從不缺乏想法，我們現(xiàn)在已經(jīng)創(chuàng)造了技術(shù)條件實(shí)現(xiàn)它們。在這方面，我們明顯已經(jīng)變得更開放、更靈活。”