倍福 采用基于PC的控制技術進行定制化設備改造

為了確保其絲網(wǎng)印刷生產(chǎn)線的可靠性, OCTANT Siebdruck GmbH 決定對其設備進行重新改造。這樣可以帶來三大好處:確保公司位于德國比勒菲爾德基地的長期生產(chǎn)能力、保護公司自己的專有技術以及保護投資。給重新改造所預留的時間非常短,這也是當時面臨的一個最大挑戰(zhàn):一支來自 Beckhoff 的工程師團隊僅花了三周的時間就幫助 OCTANT 將多年來一直采用并聯(lián)接線的 PLC 控制的網(wǎng)印刷生產(chǎn)線轉(zhuǎn)換為先進的基于 PC 和 EtherCAT的控制技術。
OCTANT Siebdruck GmbH 是一家總部位于德國比勒菲爾德的家族企業(yè),主要經(jīng)營塑料制品的 UV 絲印。國內(nèi)設備的印刷面板從全自動絲網(wǎng)印刷生產(chǎn)線直接“準時(just-in-time)”運送到客戶正在進行的生產(chǎn)中:訂購的數(shù)量準時送到,然后根據(jù)裝配線和生產(chǎn)訂單分類。
保護客戶的專有技術
盡管采取了預防性維護保養(yǎng),OCTANT 于 1990 年安裝的 PLC 控制的絲網(wǎng)印刷生產(chǎn)線的性能仍舊持續(xù)下降。由于公開市場上不再能夠買到控制器備件,公司決定對其設備控制系統(tǒng)重新進行改造,但有一個條件:所有工作必須在最終用戶為期三周的公司假日期間完成。正如OCTANT 公司執(zhí)行合伙人 Stefanie Neuhaus 所解釋的:“我們每天分三班倒地對絲網(wǎng)印刷生產(chǎn)線上的印刷組件進行改造。我們提前 36 個小時就會將組件直接送到最終用戶的生產(chǎn)工廠中。”
OCTANT 公司總經(jīng)理 Wolfram Meyer 補充道:“我們這個行業(yè)所面臨的競爭壓力以及對保護我們專有技術的需要對我們決定是進行改造還是重新安裝起著重要作用。我們相信,我們采用的方式在整個世界都是獨一無二的。我們在我們的緊湊型設備中使用的是 UV 閃蒸干燥,而我們的競爭對手則使用一根長的管道來干燥墨水。這使得 OCTANT更加靈活。我們還從在隨時進行改變時都有極短的響應時間中獲益匪淺。”
經(jīng)驗豐富的工程師團隊提供大力支持和幫助
OCTANT 一直在為完成這次改造尋找一個合作伙伴,他要能夠完成從項目規(guī)劃到生產(chǎn)啟動等所有任務,因此,他們最終決定選擇 Beckhoff德國的應用工程部作為他們的合作伙伴。這是一個獨立的部門,由約150 名員工構成,該團隊在應用工程領域有著豐富的專業(yè)知識,可為幾乎所有應用提供完整的解決方案 — 從機械制造到風力發(fā)電機組。這一專家團隊可為每個地方的 Beckhoff 客戶應用提供支持。Beckhoff應用工程團隊項目協(xié)調(diào)員 David Derksen 在描述這一項目的特殊挑戰(zhàn)時說道:“這次的控制器改造需要特別精確的項目規(guī)劃和執(zhí)行,因為給我們的時間只有僅僅三周。我們自行研發(fā)的定制化成套解決方案為我們在生產(chǎn)開始前贏得了寶貴的時間,這些解決方案需要集成到第三方系統(tǒng)中。”
集中的實時控制將所有功能結合在一起
本來,每一個印刷站(共四個)的操作面板和專用的 I/O 組件構成一個獨立的控制環(huán)境。這一專用的信號傳輸管理系統(tǒng)進行了現(xiàn)代化改造:絲網(wǎng)印刷生產(chǎn)線的控制柜 — 里面裝有 C6920 工業(yè) PC(IPC)和TwinCAT NC PTP 軟件 —— 構成了中央控制器。15 英寸 CP6902“經(jīng)濟型”控制面板安裝在中央、可視的組件跟蹤系統(tǒng)前面。緊湊型工業(yè)PC C6920 只需要 3 個 RJ45 接口和一個 DVI 連接器來連接外圍設備:一個用于 EtherCAT 總線、一個用于通過以太網(wǎng)的遠程維修接口、一個用于將分布式信號從控制計算機切換到印刷設備的以太網(wǎng)操作面板上。
在每臺印刷設備中,一個 EK1100 EtherCAT 耦合器用作分布式 I/O 站混合所有一開始并行連接的信號。EtherCAT 總線從控制柜開始,經(jīng)過現(xiàn)場層,直到伺服控制器。中央鏈驅(qū)動和各個印刷設備的驅(qū)動組件都換成了 AM3000 同步伺服電機和 AX5000 系列 EtherCAT 伺服驅(qū)動器,它們都是 Beckhoff 產(chǎn)品。
分布式操作:不銹鋼控制面板
四臺帶 5.7 寸觸摸屏和客戶專用顯示屏的 CP6607 以太網(wǎng)控制面板取代了原先的操作面板。CP66xx 系列外殼采用全新的超流暢型無邊框、無縫不銹鋼前面板,使得它特別適合用于絲網(wǎng)印刷廠這種惡劣的生產(chǎn)環(huán)境中。面板的這種設計還可有效避免液體或濕氣沉積,清潔起來更加方便,并可防止印刷設備中使用的墨水和清潔液形成的永久性臟污。面板上的按鈕和開關被編程為 TwinCAT 網(wǎng)絡變量。借助于實時以太網(wǎng),實時傳輸按鈕不需用多少編程工作。
控制設備的徹底翻新:不僅僅是新,比以前任何時候都要更好
由于采用了 Beckhoff 開放式自動化設備,改造后,絲網(wǎng)印刷生產(chǎn)線達到了 2011 年的技術標準:從工業(yè) PC,到驅(qū)動設備,直到 I/O 層,組件與現(xiàn)有的設備都完美匹配。只有用于 UV 干燥機的控制系統(tǒng)和傳感器設備不屬于此次徹底翻新部分。David Derksen 認為翻新還帶來了其前很多天就已經(jīng)對生產(chǎn)工藝進行了分析。

在規(guī)定的時間內(nèi)圓滿完成任務
Beckhoff 提前對大部分組件進行了接線和測試。這樣多出的時間主要用于高強度的崗位培訓,包括設備開始運行時客戶指定的優(yōu)化工作。Stefanie Neuhaus 對結果非常滿意:“設備運行更加穩(wěn)定和流暢。不僅操作起來更加方便,而且還帶來了一個有利的影響:新的驅(qū)動設備大大降低了生產(chǎn)部門的噪聲水平。” TwinCAT 和 EtherCAT 伺服驅(qū)動器的精確控制讓每個工藝步驟相互之間更加配合。“生產(chǎn)啟動監(jiān)管期間的純文本故障信息更加精確,菜單控制經(jīng)過調(diào)整后,設備的操作也更加直觀。這一切都大大縮短了操作人員的響應時間,提高了我們的產(chǎn)能,降低廢品率。”Stefanie Neuhaus 總結說道。
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