小型精密玻璃切割設(shè)備

全球機(jī)器制造商 LiSEC 的主要目標(biāo)是想實(shí)現(xiàn)機(jī)器的通用性，只需要簡(jiǎn)單的調(diào)整，機(jī)器既可以獨(dú)立運(yùn)行也可以作為一個(gè)子系統(tǒng)嵌入到整個(gè)生產(chǎn)線上。倍福的基于PC的控制技術(shù)和驅(qū)動(dòng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)這種高柔性的控制需求， 正如玻璃切割機(jī)“base Cut”簡(jiǎn)介說明的那樣 —緊湊而精密的加工流程。

總部位于奧地利 Seitenstetten 的 LiSEC Maschinenbau 公司 50 多年來一直從事平板玻璃加工。他們的產(chǎn)品系列從玻璃切割系統(tǒng)到后續(xù)玻璃處理系統(tǒng)，如玻璃磨邊機(jī)和中空玻璃生產(chǎn)線。LiSEC 有一批資深玻璃深加工處理技術(shù)人員，近年來，公司已經(jīng)成為這個(gè)行業(yè)的領(lǐng)跑者。其開發(fā)的 EMS 系統(tǒng)可以與倍福的 TwinCAT 軟件通過 ADS 協(xié)議無縫連接，用于生產(chǎn)管理規(guī)劃和優(yōu)化、訂單統(tǒng)計(jì)和庫存管理，實(shí)現(xiàn)工業(yè) 4.0 中的“透明生產(chǎn)”。

可擴(kuò)展的控制技術(shù)簡(jiǎn)化了機(jī)器建造

倍?；?PC 的控制技術(shù)為 LiSEC 帶來很多好處，LiSEC 公司自動(dòng)化部門主管 Markus Schoisswohl 博士解釋道：“由于系統(tǒng)可視化也需要將 PC 用作控制器，這對(duì)我們來說非常容易理解。此外，PC 控制具有出色的可擴(kuò)展性和高度靈活性。這對(duì)我們來說非常重要，因?yàn)樗屛覀兡軌虮M可能經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)機(jī)器自動(dòng)化。最后，我們的系統(tǒng)提供大量的選配功能，這些功能都需要有各種技術(shù)支撐。同樣，TwinCAT 各種選配功能可以滿足我們的要求。”

LiSEC 公司 L1（PLC） & L2（HMI）主管 Andreas Rohrweck 列舉了另一項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，即可擴(kuò)展性：“工藝過程在不同的機(jī)器中有些是相似的，這樣我們使用統(tǒng)一的功能塊將更加高效。例如，全新的玻璃切割機(jī) base CUT — 一臺(tái)具有基本功能的獨(dú)立的機(jī)器 — 使用的控制程序與整線高端系統(tǒng)用的大部分相同。倍福的解決方案在軟件硬件方面都可以很好地?cái)U(kuò)展。 TwinCAT System Manager 將軟件和硬件無縫結(jié)合在一起。”

LiSEC 公司的自動(dòng)化專家（從左至右）：Gerald Eichler（切割和物流部門主管）、Christian Hofner（Level 2 HMI主管）、Arnold Kerschner （玻璃加工/框架生產(chǎn)部門主管）、Markus Schoisswohl 博士（自動(dòng)化部門主管），Andreas Rohrweck（L1 & L2 主管）及 Augustin Geiblinger（IGU Lines）

據(jù) Markus Schoisswohl 所述，處理速度和開放性也是 PC 控制的核心優(yōu)勢(shì)：“由于我們這個(gè)領(lǐng)域的現(xiàn)代化程度日益提高，對(duì)先進(jìn)自動(dòng)化系統(tǒng)的需求也在不斷上升。這就是為什么一個(gè)能夠連接到不同網(wǎng)絡(luò)的通訊解決方案對(duì)我們來說如此重要。EtherCAT 工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)通訊任務(wù)，并傳輸機(jī)器之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。例如，非時(shí)間關(guān)鍵數(shù)據(jù)通過 TCP/IP 借助客戶端服務(wù)器技術(shù)傳輸給上層系統(tǒng)。”Andreas Rohrweck 補(bǔ)充道：“EtherCAT 速度在運(yùn)動(dòng)控制方面也帶來了益處。例如，伺服軸的操作在 1 毫秒時(shí)鐘內(nèi)完成，以滿足玻璃磨邊機(jī)的要求。TwinCAT NCI 軟件可以提供這樣的功能，這也便于實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)控制。”

功能強(qiáng)大的控制和驅(qū)動(dòng)技術(shù)可以提高每個(gè)運(yùn)動(dòng)部件的精度。Andreas Rohrweck 解釋說道：“這里，在加工流程和機(jī)械方面的應(yīng)用非常廣泛，從相對(duì)較少的單軸定位任務(wù)（簡(jiǎn)單的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)）到 CNC 控制的精密機(jī)床應(yīng)用都有。有些工藝如研磨、鏜孔或銑削所需要的精度比玻璃切割更高。例如，0.2 毫米的切割公差對(duì)于 base CUT 來說已經(jīng)足夠；但對(duì)于邊緣拋光機(jī)，這個(gè)值就變成百分之一毫米級(jí)。TwinCAT NCI 這兩種精度級(jí)別都能夠?qū)崿F(xiàn)，通過現(xiàn)成的功能模塊調(diào)用，實(shí)現(xiàn) S 形斜坡加速及更多的平穩(wěn)啟動(dòng)功能。”

base CUT 可以加工厚度從 2.3 到 19 毫米的玻璃板以及 3.7 x 2.6 米的玻璃板，未來，也可以加工 6.0 x 3.3 米的玻璃板

通過緊湊控制組件實(shí)現(xiàn)緊湊的機(jī)器設(shè)計(jì)

base CUT 包含 PC 控制技術(shù)和兩軸的 NC 控制，NC 控制包含：自動(dòng)搜索工件零點(diǎn)、自動(dòng)檢測(cè)工件位置并在 NC 程序中進(jìn)行相應(yīng)校正、自動(dòng)測(cè)量玻璃板以及傾斜工作臺(tái)的控制任務(wù)。據(jù) Andreas Rohrweck 所述，控制系統(tǒng)的核心部分是一臺(tái)Beckhoff的 C6930 控制柜式工業(yè) PC，其結(jié)構(gòu)非常緊湊，且堅(jiān)固耐用，因此他們優(yōu)先選擇了它：“由于它占用的空間小，我們可以將該款工業(yè) PC 直接集成到 base CUT 中的操作終端中。此外，C6930 擁有我們機(jī)器所需的所有接口以及高性能的 SLC 閃存選項(xiàng)。同時(shí)，通過大量選項(xiàng)實(shí)現(xiàn)的高擴(kuò)展性對(duì)我們來說是一個(gè)決定性因素，所以我們的整個(gè)系列的機(jī)械都采用了 C6930。”

由于結(jié)構(gòu)緊湊，倍福的控制柜式工業(yè) PC C6930（右下）能夠直接安裝在操作終端中，AM8000 伺服電機(jī)（左上）放在空間極為有限的切割工作臺(tái)上，節(jié)省了大量空間

由于 base CUT 的操作終端直接放置在機(jī)器上，LiSEC 也非常重視組件是否能節(jié)省空間。在 Andreas Rohrweck 看來，緊湊型驅(qū)動(dòng)技術(shù)在這方面也是個(gè)關(guān)鍵因素：“X 軸和 Y 軸通過 2 通道 EtherCAT 伺服驅(qū)動(dòng)器 AX5206 控制。除此之外，直接集成在 EtherCAT I/O 系統(tǒng)中的伺服電機(jī)端子模塊 EL7201 負(fù)責(zé)控制 Z 軸，從而節(jié)省了大量控制柜空間。另外，AM8000 系列伺服電機(jī)中使用的單電纜技術(shù)確保實(shí)現(xiàn)緊湊型設(shè)計(jì)，并減少安裝工作量。這同樣也適用于通過 TwinSAFE 端子模塊、TwinSAFE 驅(qū)動(dòng)選項(xiàng)卡 AX5801 和 Safety over EtherCAT 協(xié)議直接集成在安全工程里，通過這些安全模塊可以在 base CUT 中實(shí)現(xiàn)‘Control On’、‘Emergency Stop’和‘Safe Stop of Axes’等功能。”

通過 TwinSAFE 端子模塊（左）和 EtherCAT 伺服電機(jī)端子模塊 EL7201（右）可以將超緊湊的將安全和驅(qū)動(dòng)技術(shù)無縫集成到控制系統(tǒng)中

通道伺服驅(qū)動(dòng)器 AX5206 也有助于實(shí)現(xiàn)緊湊型機(jī)器設(shè)計(jì)

使用工控機(jī)的優(yōu)勢(shì)

由于其具有高速處理能力，工業(yè) PC C6930 可以同時(shí)處理多個(gè) Runtime。Andreas Rohrweck 解釋說道：“正如 LiSEC 公司的所有機(jī)器一樣，base CUT可以升級(jí)并聯(lián)網(wǎng)處理。例如，切割工作臺(tái)可以通過下游玻璃破碎機(jī)擴(kuò)展。為此，base CUT 使用的 C6930 上至少有兩個(gè)額外的 Runtime 可用，從而僅需要添加少量 IO 不再需要使用一臺(tái)單獨(dú)的工業(yè) PC。這樣可以降低成本，縮短工程時(shí)間。”

對(duì)于 Markus Schoisswohl 博士來說，通過 TwinCAT 可以實(shí)現(xiàn)在線下載功能：“即時(shí)下載一個(gè)新程序到控制器上的能力對(duì)我們來說非常重要，特別是對(duì)于大型加工系統(tǒng)。這使得機(jī)器原型設(shè)計(jì)和調(diào)整以及系統(tǒng)的遠(yuǎn)程維護(hù)變得更加容易。這是一個(gè)巨大優(yōu)勢(shì)，特別是對(duì)與最終用戶來說，因?yàn)樗麄兛梢詮某绦蚋轮蝎@益，無需停止生產(chǎn)。”

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從基本機(jī)器到完整生產(chǎn)線控制

自 1999 年起，LiSEC 公司在其各機(jī)器和系統(tǒng)中以及其自己的玻璃處理部門中都一直使用倍?；?PC 的控制技術(shù)和驅(qū)動(dòng)技術(shù)。例如，在奧地利 Hausmening 工廠中，在將這些生產(chǎn)線或機(jī)器交付給客戶之前，所有機(jī)器和外圍設(shè)備都要通過內(nèi)部檢驗(yàn)。

其中一個(gè)例子就是 base CUT，這款玻璃切割工作臺(tái)設(shè)計(jì)為一個(gè)用于平板玻璃的縱切及切割成型的基本型號(hào)的獨(dú)立系統(tǒng)。這款機(jī)器有兩個(gè)型號(hào)，其中較小型號(hào)的長(zhǎng) 4.6 米，寬 3.2 米，高 1.4 米，它擁有一個(gè)巨大的鋼質(zhì)框架，并有一個(gè)可以在固定位置上傾斜或使用的橋式切割機(jī)。現(xiàn)在已經(jīng)可以加工厚度從 2.3 到 19 毫米的玻璃板以及 3.7 x 2.6 米的玻璃板；未來，也可以加工 6.0 x 3.3 米的玻璃板。X 和 Y 方向上手動(dòng)插入的玻璃板的位置自動(dòng)記錄，旋轉(zhuǎn)軸承板也做相應(yīng)地轉(zhuǎn)動(dòng)。

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