具有良好開放性和較強自適應能力的倍福自動化平臺助力優化機械設計方案

作為 3D 激光加工技術的先驅，通快（Trumpf）公司除了提供光束光源和光束傳輸組件之外，還提供各類激光切割機及成套系統解決方案。通快公司先進的 TruLaser Cell 系列 3D 激光切割機采用了倍福工業 PC 技術和 EtherCAT I/O 組件。他們的新一代 TruLaser Cell 8030 結合了 3D 激光切割的最大加工可靠性和生產效率。

升級版 TruLaser Cell 8030 專為汽車行業設計，可以根據具體需求靈活配置。用戶可以在用于切削門環和完整側部的大尺寸型號或者用于生產白車身的各個單件和部分區域加工小尺寸型號之間進行選擇。高速旋轉加工臺的旋轉時間縮短了 20%，僅為 1.8 秒，最大限度地減少了非生產時間，同時使得每個部件的整體性能均得以提升。與前代型號相比，TruLaser Cell 8030 切割熱成型車輛橫梁的機床動態性能提高了約 10％，非生產性時間減少了 10％，沖切廢屑控制速度加快了 30％。

靈活的設備和控制系統不可或缺

TruLaser Cell 8030 可以以極高的靈活性，經濟高效地加工大型零件。NC 編程可以靈活實現各種零件幾何形狀，后期也可以使用不同的激光加工工具進行修改，以滿足新的應用需求。我們在選擇自動化技術合作伙伴時也非常注重是否能夠提供高靈活性，正如位于美國密歇根州普利茅斯鎮的通快公司服務質量保證經理、前 TruLaser Cell 8030 項目經理 Thomas Brauchle 所解釋的：“我們選擇倍福作為我們的合作伙伴，他們不僅為我們提供了最先進的自動化技術，而且還能夠靈活滿足激光加工系統的特殊要求。他們的自動化產品種類非常豐富，幾乎涵蓋了我們所需的所有控制產品。只有在極個別情況下，他們的標準產品不能滿足我們的需求，但他們很快就會開發出合適的定制產品和解決方案。”

我們決定選擇倍福技術的另一個關鍵因素就是他們底層使用的 EtherCAT 通信系統。Thomas Brauchle 證實了這一點：“我們的所有 TruLaser Cell 激光切割機都配備了 EtherCAT，它為模塊化控制柜設備提供了一個優化的現場總線系統。這讓我們能夠以一種理想的方式實現緊湊的模塊化控制柜方案，即在一個模塊中只有少數 I/O 信號與安全信號相結合。EtherCAT 耦合器 EK1914 可以很好地滿足這些需求。它結合了 EtherCAT 耦合器 EK1100 與數字量標準及安全 I/O 的功能，設計非常緊湊，并可根據需要添加其它 EtherCAT 端子模塊進行擴展。與其它現場總線系統相比，倍福的 EtherCAT I/O 系統幫助我們顯著減少了控制柜中的空間需求。”TruLaser Cell 激光切割機的另一個與眾不同之處在于它擁有 EtherCAT 的高性能，它既可以控制高動態的激光光軸，同時還能以足夠快的速度為伺服放大器提供設定值。

EtherCAT 為 TruLaser Cell 提供了許多基本功能，Thomas Brauchle 補充說道：“可用的帶寬完全滿足激光加工系統的需求，讓我們能夠利用 EtherCAT 實現所有安裝技術，無需使用任何折衷方案。此外，EtherCAT 還是全球廣泛使用的通信標準。五軸激光加工機床的一項基本功能是傳輸信號給回轉軸，我們與一家供應商針對 EtherCAT 通信共同開發了一款無磨損的非接觸式系統。”

Thomas Brauchle 還非常看重 EtherCAT 提供的各種診斷功能，可用于定位故障點。例如，我們對一個案例進行了分析，一名維修技術人員遠程識別到電源電纜出現故障：“機床用戶收到備件并進行更換，系統重啟后，運行一切正常，客戶對我們的服務非常滿意。”一些系統也需要使用節省空間的控制組件來減少占地面積。而倍福提供的完整的控制系統采用先進的技術，其靈活性、可靠性以及生產效率都很高，同時還還具有經濟性和高效性的特點，為實現上述目標提供了保障。

對機床 HMI 提出高要求

據 Thomas Brauchle 介紹，通快的機床控制面板有極高的要求，因此他們最終決定使用倍福的定制化控制面板：“一方面，HMI 必須統一適用于各種機床工藝。另一方面，必須滿足我們對人體工程學和設計的高要求，只有通過定制設計的控制面板才能實現上述需求。而倍福在設計方面就具有很高的靈活性，這可以為我們帶來巨大優勢。例如，我們可以指定集成式按鈕供應商。我們也可以很快收到一臺功能完整的樣機，供我們自己測試使用。‘開放式架構’允許定制設計操作面板，能夠將新的操作面板設計整合到現有的機床系列中。”

C6930 控制柜式工業 PC 帶 2 個固態硬盤和 C9900-U330 電池組，用作 TruLaser Cell 8030 的主控 PC。據 Thomas Brauchle 介紹，通快有很多個選擇標準，并將工業 PC 和控制面板作為一個整體綜合考慮，倍福的工業 PC 不僅性能高，而且可以靈活安裝在各種不同的機床上，這也是我們選用倍福技術的一個決定性的因素。而通過倍福的 CP-Link 4 單電纜解決方案可以將控制面板放置在任何所需位置，這是促成我們選擇倍福的另一個因素。

系統具有開放性和一致性

鑒于通快的很多 OEM 客戶需要將激光光源整合到生產線上，因此必須考慮使用多樣化的現場總線系統。Thomas Brauchle 認為，倍福為他們提供了非常合適的解決方案，因為基于 PC 的開放式控制系統的設計允許它與各種不同的現場總線控制器相結合，讓機床能夠靈活地適應各種生產環境。例如，PROFINET RT 可以通過 EL6631 控制器/設備端子模塊以及 EtherNet/IP（EL6652）、DeviceNet（EL6752）或 PROFIBUS（EL6731）連接。

TruLaser Cell 激光切割機及其它激光加工設備還配備了其它 EtherCAT I/O 組件，包括各種標準 I/O 端子模塊，比如采用高密度設計的緊湊型 EK1818 和 EK1914 EtherCAT 耦合器、用于連接各種傳感器（溫度、壓力、液位）的 IO-Link 端子盒（IP67 防護等級）以及 24 V EtherCAT 配電端子盒 EP9214。各種 TwinSAFE 端子模塊和端子盒中也整合了安全技術，確保設備和人員的安全。邏輯連接控制通過 EL6910 TwinSAFE 邏輯端子模塊實現。Thomas Brauchle 補充道：“TwinSAFE 用軟件功能取代了很多機電元件，顯著減少了傳統元件數量，同時也減少了所需的布線數量。所有的非驅動安全功能都通過 TwinSAFE Editor 實現，我們真正看重的是它的圖形化邏輯鏈路概述。顯示和隱藏安全功能的能力對于帶擴展功能的標準機床來說至關重要。”

關于德國倍福

倍福（Beckhoff）公司總部位于德國威爾市。作為全球自動化技術的驅動者，倍福定義了自動化領域的許多國際標準。公司所生產的工業 PC、現場總線模塊、驅動產品和TwinCAT自動化軟件構成了一套完整的、相互兼容的控制系統，可為各個工控領域提供開放式自動化系統和完整的解決方案。倍福于1997年進入中國市場，致力于幫助制造企業提升競爭優勢，加速轉型升級。倍福在業內享有“創新引擎”的美譽，公司所倡導的PC控制技術具有良好的開放性，將IT技術、互聯網和自動化技術完美融合，助力實現工業 4.0 和智能制造。憑借領先的技術優勢和豐富的行業知識，倍福的創新產品和解決方案廣泛應用于風力發電、半導體、光伏太陽能、電子制造、金屬加工、包裝機械、物流輸送以及樓宇自控等眾多領域。

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