1引言

i-Web一個(gè)重要的商業(yè)印刷用戶就是來自明尼蘇達(dá)州圣路易斯公園的Japs-Olson印刷公司。Japs-Olson生產(chǎn)各種風(fēng)格和樣式的印刷品，如采用高品質(zhì)UV涂料的直郵信函廣告、單頁郵寄品（信和信封一體）、帶收條的直郵信函、集成式標(biāo)簽，等等。精美的設(shè)計(jì)、高品質(zhì)的后整理以及個(gè)性化提高了最終客戶的響應(yīng)率，Japs-Olson還致力于降低印刷和直郵廣告的成本。這需要具有最高自動(dòng)化水平的機(jī)器。如圖1所示。

2模塊化機(jī)械設(shè)計(jì)提高了生產(chǎn)靈活性

i-Web為Japs-Olson開發(fā)的機(jī)器模塊用在印刷品的后整理中，即折疊、切割、打孔、粘合和碼垛。“靈活的機(jī)械設(shè)計(jì)和尖端伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)的使用進(jìn)一步鞏固了i-Web和Japs-Olson之間的關(guān)系，我們自上世紀(jì)80年代初就已經(jīng)開始合作。”公司總裁MichaelMurphy說道。“i-Web的機(jī)器模塊可以靈活組合，這讓我們能夠根據(jù)不斷變化的生產(chǎn)要求快速作出響應(yīng)。”如圖2所示。

i-web使用先進(jìn)的伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)已經(jīng)有30年的歷史，公司在2008年遇到了技術(shù)瓶頸?？偛肂obWilliams解釋說：“使用我們以前的系統(tǒng)，我們只能夠控制有限數(shù)量的軸。我們還不得不為我們的I/O和運(yùn)動(dòng)控制設(shè)備使用兩種不同的現(xiàn)場總線系統(tǒng)。當(dāng)我們準(zhǔn)備開發(fā)一個(gè)新的運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)時(shí)，我們考慮將運(yùn)動(dòng)控制、IO和安全系統(tǒng)集成于同一個(gè)總線系統(tǒng)內(nèi)。”

經(jīng)過周密的市場分析和調(diào)查，i-Web選擇了Beckhoff基于PC和EtherCAT的控制平臺(tái)。“EtherCAT的高性能給我們留下了特別深刻的印象。”BobWilliams回憶道。“由于EtherCAT在100毫秒內(nèi)能夠與多達(dá)100個(gè)的伺服軸通訊，我們能夠輕松解決先前的有關(guān)數(shù)據(jù)吞吐量和通訊方面的總線系統(tǒng)問題。”Beckhoff美國分公司應(yīng)用工程師GilbertPeterson闡述道。

3通過EtherCAT實(shí)現(xiàn)熱連接功能

在后整理系統(tǒng)中，多個(gè)熱連接組必須靈活地共同協(xié)作，因?yàn)槊總€(gè)機(jī)器模塊都必須根據(jù)各自的印刷作業(yè)組合在一起。因此，能夠以最短的停機(jī)時(shí)間快速適應(yīng)新的產(chǎn)品類型成為一個(gè)基本要求。“有了EtherCAT和AX5000系列伺服驅(qū)動(dòng)器，我們能夠輕松實(shí)現(xiàn)熱連接功能并分別獨(dú)控制眾多的運(yùn)動(dòng)軸。”BobWilliams解釋說道。“由于裝有TwinCAT自動(dòng)化軟件的中央工業(yè)PC處理整個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，我們再也不用在必須更換驅(qū)動(dòng)器時(shí)下載記錄。這在機(jī)器啟動(dòng)時(shí)是個(gè)巨大的優(yōu)勢。即使非自動(dòng)化專家現(xiàn)在也可以更換驅(qū)動(dòng)器，只要他們具有標(biāo)準(zhǔn)的電工和維修技能。”

4針對PLC、運(yùn)動(dòng)控制和安全技術(shù)的集成式平臺(tái)

i-Web為其所有生產(chǎn)線都使用了C6920和C6930系列裝有TwinCATNCPTP軟件的工業(yè)PC作為PLC和運(yùn)動(dòng)控制的自動(dòng)化平臺(tái)。TwinCAT軟件處理所有自動(dòng)化任務(wù)，包括運(yùn)動(dòng)控制和熱連接功能?？梢暬ㄟ^各種面板型PC實(shí)現(xiàn)，如適合安裝臂安裝的CP72xx系列或適合控制柜安裝的CP67xx系列。

在印刷工藝中，紙張通過多個(gè)直驅(qū)輥輸送經(jīng)過i-Web設(shè)備。這需要與后整理設(shè)備精確同步。用來移動(dòng)旋轉(zhuǎn)站、補(bǔ)償器、印刷頭等的步進(jìn)電機(jī)通過緊湊型步進(jìn)電機(jī)I/O端子模塊EL7031和EL7041控制。

EtherCAT在系統(tǒng)安全方面也扮演了關(guān)鍵的角色。i-Web借助TwinSAFE組件和SafetyoverEtherCAT協(xié)議實(shí)現(xiàn)各種緊急停止、互鎖及其它安全相關(guān)系統(tǒng)的整合。“TwinSAFEI/O端子模塊讓我們能夠?qū)嵤└踩募夹g(shù)。”BobWilliams解釋說道。“這里，EtherCAT端子模塊還提供了如此高的靈活性，我們無需實(shí)施一個(gè)單獨(dú)的安全網(wǎng)絡(luò)。”

由于后整理模塊可以靈活地添加到生產(chǎn)線上或從生產(chǎn)線上拆卸下來。因此，每個(gè)模塊都必須有自己的安全系統(tǒng)。假如一名員工無意中觸發(fā)了“打開防護(hù)裝置”這個(gè)條件，TwinSAFE可以確保系統(tǒng)安全并以受控的方式停止。必要時(shí)，可以為一個(gè)單獨(dú)的模塊、一個(gè)區(qū)域甚至整個(gè)生產(chǎn)線觸發(fā)這種安全模式。

5遠(yuǎn)程訪問節(jié)省時(shí)間和資源

i-Web還利用了遠(yuǎn)程維護(hù)和故障排除的優(yōu)點(diǎn)。“基于PC和EtherCAT的控制平臺(tái)讓我們能夠很輕松地遠(yuǎn)程訪問系統(tǒng)。由于我們已經(jīng)將整個(gè)機(jī)器通訊都轉(zhuǎn)換成EtherCAT，我們可以遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的每個(gè)組成部分。EtherCAT包括豐富的診斷功能，如無帶寬限制的故障檢測。故障排除時(shí)間縮短了至少50％。”BobWilliams描述道。

6精益控制設(shè)計(jì)也減少了機(jī)器占地面積

中央控制系統(tǒng)及其分布式I/O組件也幫助i-Web減少了機(jī)器的占地面積。“設(shè)備的緊湊設(shè)計(jì)減少了控制柜中50％的空間要求。這也大大節(jié)省了整個(gè)工廠的成本和空間。”Williams補(bǔ)充說道。公司能夠還能夠降低其安裝和測試成本，Williams說道：“控制組件安裝所需的時(shí)間減少了75%，因?yàn)樵谧詈蟮难b配階段，我們僅需要連接一根電源線、一根空氣管和一根標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)電纜到機(jī)器模塊。這讓我們能夠?qū)⒏嗟臅r(shí)間和精力放在客戶的具體應(yīng)用中，這反過來又鞏固了i-Web作為真正的業(yè)內(nèi)專家的聲譽(yù)。”