采埃孚（ZF）作為全球領(lǐng)先的汽車零部件供應(yīng)商，正在驅(qū)動轉(zhuǎn)型、加速變革，通過面向未來的可持續(xù)技術(shù)，完成下一代移動出行的愿景。采埃孚作為線控系統(tǒng)的技術(shù)先驅(qū)，正在為其線控剎車產(chǎn)品部署先進(jìn)的制造系統(tǒng)，以提升生產(chǎn)速度、生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。采埃孚在中國的生產(chǎn)基地中，配備了規(guī)模龐大的流水線，這些流水線由多條裝配線組成，工藝繁多且復(fù)雜。為應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，采埃孚采用了全套倍福解決方案。
新產(chǎn)線配備的倍福自動化解決方案采用了全新的控制架構(gòu)，包括安裝有 TwinCAT 軟件的高性能 C6675 控制柜式工業(yè) PC， 基于 XFC 技術(shù)的 EtherCAT I/O、AX5000 和 AX8000 系列伺服驅(qū)動器以及 XTS 智能輸送系統(tǒng)。采埃孚中國負(fù)責(zé)電磁閥前期制造工程的卜鈺琳對這種基于 PC 的無縫集成式控制解決方案的高效性給予了肯定： “在引入倍福的PC控制技術(shù)后，我們首先注意到的是生產(chǎn)節(jié)拍的顯著提升。我們將原有的電磁閥生產(chǎn)線節(jié)拍從 2.6 秒/件顯著提升至 2.4 秒/件。這個提升意味著生產(chǎn)效率得到了大幅提高，而這一成果僅僅是通過將主控制器切換成倍�？刂破骱� EtherCAT 總線所實現(xiàn)的。”
倍�；� PC 的控制技術(shù)采用工業(yè)級計算架構(gòu)，利用標(biāo)準(zhǔn)的 PC 硬件（如多核處理器）和高性能的 x86 架構(gòu)，提供了極高的計算能力。這使得系統(tǒng)能夠處理復(fù)雜的控制任務(wù)和大量的數(shù)據(jù)，滿足現(xiàn)代工業(yè)自動化的高性能需求以達(dá)到生產(chǎn)效率的提升。配合 EtherCAT 總線的超快實時響應(yīng)和高速總線傳輸，大大減少了信號交互導(dǎo)致的多余等待。除此以外，基于超采樣技術(shù)和 TwinCAT 3 Scope 分析工具，快速定位潛在優(yōu)化可能性，額外指導(dǎo)編程人員有效縮短瓶頸工序的操作時間，提升節(jié)拍直至完美。
01
平臺集成與成本節(jié)約
“基于 PC 的控制平臺不僅能夠直接集成制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，還能夠與采埃孚的測試系統(tǒng)無縫對接。這種平臺化的解決方案不僅簡化了系統(tǒng)的組建和維護(hù)，還大幅節(jié)約了成本，提高了整體運(yùn)營效率。”采埃孚負(fù)責(zé)測試前期制造工程的石文杰說道。
采埃孚所選用的工業(yè) PC C6675 采用硬件標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化設(shè)計，使得系統(tǒng)可以根據(jù)需求靈活配置和升級。利用強(qiáng)大的性能，許多其它軟件系統(tǒng)，諸如數(shù)據(jù)采集、分析以及運(yùn)動控制，也可以集成到 C6675 控制器中，這種方式能有效幫助客戶降低總體成本。此外，通過 TwinCAT Interface for LabVIEW™ 或倍福 I/O 和伺服驅(qū)動器完成原先必須在其它平臺完成的工作。未來還可以通過 TwinCAT 3 Machine Learning 集成基于 AI 的質(zhì)量工具，進(jìn)一步提升生產(chǎn)效率。
02
多用戶高效調(diào)試
隨著越來越多的機(jī)器和設(shè)備功能通過軟件實現(xiàn)，多個程序員團(tuán)隊協(xié)作編寫控制代碼和調(diào)試已成為常態(tài)。這在調(diào)試過程中帶來了若干挑戰(zhàn)：訪問源碼控制系統(tǒng)常常得不到保證、機(jī)器上的最新軟件狀態(tài)可能與本地狀態(tài)不同、下載的更改若被證明有誤無法撤銷。“我們的產(chǎn)線規(guī)模較大，通常都會由多個工程師來共同完成整個產(chǎn)線的集成和調(diào)試，而在以往的集成和調(diào)試中，總是會存在一些協(xié)作問題。”采埃孚負(fù)責(zé)產(chǎn)線程序開發(fā)的前期工程的田小飛補(bǔ)充道。
現(xiàn)在，TwinCAT 多用戶調(diào)試功能允許多名工程師同時在同一項目上工作，且不需要特定的源碼控制知識。源碼控制功能集成在標(biāo)準(zhǔn)工作流程中，當(dāng)前項目狀態(tài)在下載或在線更改時自動傳輸?shù)侥繕?biāo)系統(tǒng)，歷史記錄也自動生成，記錄所有更改、用戶名、時間戳和修改內(nèi)容，并可在每次變更傳輸時選擇要求輸入評論。“通過多用戶調(diào)試功能，我們在調(diào)試階段的效率也獲得了提升，節(jié)約了時間。同時，歷史記錄功能也能很好地幫助我們了解整個程序的變化及更改。”田曉飛對倍福的 TwinCAT 多用戶調(diào)試功能給予了高度肯定。
03
XTS 助力實現(xiàn)柔性化裝配
利用 XTS 動子獨(dú)立、精準(zhǔn)、快速完成定位的特點(diǎn)，我們能夠高效高質(zhì)量地完成零部件的裝配。此外，XTS 動子可獨(dú)立自由移動，允許我們實現(xiàn)產(chǎn)線的柔性化配置。通過加載不同的配方，動子會在不同位置停留，完成產(chǎn)線產(chǎn)品的一鍵轉(zhuǎn)產(chǎn)。另外 XTS 特別的拓?fù)渲С�，能夠使用非常緊湊的產(chǎn)線設(shè)計布局，將產(chǎn)線小型化，節(jié)約車間空間。
利用 XTS 完成裝配，使我們的產(chǎn)線變得更為靈活。既可以通過運(yùn)動控制實現(xiàn)更快的節(jié)拍，也可以通過編程適應(yīng)不同的位置。設(shè)計時，還可以利用 XTS 寬泛的負(fù)載空間和靈活的布局方式，在產(chǎn)品不離開托盤的情況下挑戰(zhàn)更多生產(chǎn)工藝。我們還看到倍福 XPlanar 平面磁懸浮系統(tǒng)的潛力，未來傾向于將 XPlanar 更多地應(yīng)用到現(xiàn)有的裝配制造環(huán)節(jié)里。但在此之前，我們需要一些時間來開發(fā)和驗證 XPlanar 的相關(guān)應(yīng)用。”
—— 采埃孚先進(jìn)制造經(jīng)理
李皛
在裝配過程中，產(chǎn)品可能會出現(xiàn)一定比例的不良品，因此需要實時檢測以確保制動控制系統(tǒng)的安全性。XTS 系統(tǒng)通過高速精準(zhǔn)的位置或者速度控制，提高了檢測的效率。動子獨(dú)立控制技術(shù)能夠?qū)⒉缓细癞a(chǎn)品送到分析站經(jīng)由人工進(jìn)行結(jié)果復(fù)核，這是其它傳統(tǒng)輸送系統(tǒng)難以實現(xiàn)的。
結(jié)論
倍福基于 PC 的控制解決方案在采埃孚的線控生產(chǎn)線中展現(xiàn)出了卓越的性能和靈活性。通過更快的節(jié)拍、高效的平臺集成、多用戶調(diào)試和先進(jìn)的控制功能，采埃孚顯著提升了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。“采埃孚正致力于持續(xù)創(chuàng)新，希望通過引入 XPlanar、TwinCAT Vision、MX-System 和 XFC 等新技術(shù)，進(jìn)一步提升未來生產(chǎn)線的競爭力和適應(yīng)性。”李皛最后總結(jié)道。
關(guān)于德國倍福
倍福（Beckhoff）是一家專注于自動化新技術(shù)的德資企業(yè)，創(chuàng)立于 1980 年，總部位于德國威爾市。作為全球自動化技術(shù)的驅(qū)動者，倍福定義了自動化領(lǐng)域的許多標(biāo)準(zhǔn)，是國際標(biāo)準(zhǔn)的制定者和推動者。公司所生產(chǎn)的工業(yè) PC、現(xiàn)場總線模塊、驅(qū)動產(chǎn)品和 TwinCAT 自動化軟件構(gòu)成了一套完整的、相互兼容的控制系統(tǒng)，可為各個工控領(lǐng)域提供開放式自動化系統(tǒng)和完整的解決方案。經(jīng)過 40 年的發(fā)展和努力，倍福已在世界各地設(shè)立 30 多家分支機(jī)構(gòu)，加上全球的合作伙伴，業(yè)務(wù)遍及 70 多個國家和地區(qū)。
倍福于 1997 年進(jìn)入中國市場，中國區(qū)總部落戶于上海市北高新產(chǎn)業(yè)園區(qū)，現(xiàn)有員工 300 人，辦事處遍及國內(nèi) 30 座大中城市。創(chuàng)新產(chǎn)品和解決方案廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電、半導(dǎo)體、光伏太陽能、電子制造、金屬加工、包裝機(jī)械、印刷機(jī)械、塑料加工、輪胎加工、木材加工、玻璃機(jī)械、物流輸送以及樓宇自動化等眾多領(lǐng)域。
公司傾力推廣的 EtherCAT 實時工業(yè)以太網(wǎng)于 2014 年成為中國國家推薦性標(biāo)準(zhǔn)，并已入編工信部的《國家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》。作為一家技術(shù)驅(qū)動型公司，倍福一直注重在技術(shù)上尋求突破創(chuàng)新，在業(yè)內(nèi)享有“創(chuàng)新引擎”的美譽(yù)。倍福基于 PC 的控制技術(shù)具有良好的開放性，它支持所有主流的工業(yè)通信協(xié)議，將 IT 技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)和自動化技術(shù)完美融合在一起，為實現(xiàn)工業(yè) 4.0 和智能制造奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。
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