展商新闻
高速、开放式控制技术打造支持物联网技术的高效冲压生产线
2020年08月24日
在提高生产质量和生产效率的同时实施工业4.0和物联网（IoT）方案，这一需求带来了工厂数据量的大幅增长。基于PC的控制技术性能优异，并能够与IT领域深度融合，为处理这些庞大的数据量提供了理想的基础。
总部位于日本神奈川县的冲床制造商Aida Engineering很早就认识到了这一优势。因此，该公司多年来一直采用倍福基于PC的控制技术，并为其冲压解决方案（如用于汽车行业）采用全球标准 EtherCAT技术。
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Aida Engineering 公司汽车制造厂中的串联冲压生产线
Aida最大的伺服冲床可对原材料施加3000吨以上的压力。伺服冲床专为大规模生产而设计，可广泛应用于各种行业，特别是汽车行业。Aida伺服冲床通过精确的速度控制，可以用非常高的精度加工这种高强度材料。特别是在欧洲，车身制造中已经采用复杂设计。Aida专门针对这类应用设计了一款串联式伺服压力机。这种型号的冲床可以在很短的时间内冲出复杂的几何图形。
基于PC的大型冲压线控制
这样一个大型工厂能够顺利运转的前提条件是优化控制和精确同步执行单个工艺步骤的多台冲床和输送装置。Aida使用倍福的工业PC、TwinCAT 3自动化软件和EtherCAT I/O 端子模块来控制中高性能等级的伺服冲床。连接多台冲床的输送装置也由PC控制系统进行控制。据Aida系统控制部门主管Sotoyuki Kaneko介绍，倍福的控制平台久经考验，即使是在对金属成形要求很高的欧洲汽车市场，也得到了广大用户的认可。在这种要求严格的环境中，使用具有六个不同工艺步骤的大型串联伺服冲床并不少见。
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Aida 系统控制部门主管 Sotoyuki Kaneko
Sotoyuki Kaneko认为用倍福组件代替以前他们自行开发的控制器来作为Aida冲床的标准控制平台带来了明显的好处：“如果我们自己继续开发控制系统，我们还必须开发与系统相连的所有 I/O 端子模块。考虑到各种各样的客户要求必会需要使用数目庞大的 I/O 端子模块，这对我们来说几乎是不可能实现的。而倍福不仅提供种类多样的工业PC产品，而且还能够为所有必要的信号类型提供最广泛的 I/O 端子模块。品种规格繁多的产品、丰富的工程专业知识以及遍布全球的分销网络都是我们选择倍福的重要原因。” 他补充道选择倍福的另一个关键因素是他们的控制平台非常灵活。工业PC理念完全适合Aida的设计理念，因为所有必要的控制功能都可以与高度灵活的TwinCAT自动化软件整合于一体。
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Aida冲压生产线内的每个工艺步骤都由安装有TwinCAT 软件的工业 PC（上）和各种EtherCAT 端子模块（下）控制
快速的过程控制和便捷的系统配置
在由多台伺服冲床串联构成的生产线中，加工过程中的每一个步骤都由倍福一台用作EtherCAT主站的工业 PC 进行控制。它们通过EL669x桥接端子模块相互通信。另一台高性能工业 PC 用作带 EtherCAT “主时钟”的上位控制器，确保所有冲床和输送装置的无缝同步。
在串联生产线上，机器人负责将工件从一个工序转移到下一个工序。保持机器人与成形工具之间的适当距离是提高产能效率的最重要因素：距离越小，冲床可以加工的产品数量越多。但是，如果距离太小，则可能会导致生产过程被中断，从而增加系统出现故障的风险。为此，Aida开发了一种基于 TwinCAT的解决方案，它具有超快速控制循环、优化同步和最小化机器人距离的功能特点，具有较高的生产可靠性。这样，伺服串联生产线具有每分钟20冲程的能力，比之前的生产线效率高出约 50%。
伺服串联生产线中还集成了Aida Digital Motion System（ADMS）软件，该软件允许操作人员方便、自由地为每条生产线配置冲床运动参数。ADMS能够根据钣金零件的表单数据确定最佳过程控制，用户可以在现场的用户界面上微调运动序列。除此之外，用户还可以使用离线3D模拟器预先调整运动控制器。I/O 端子模块用作EtherCAT从站，负责采集大量数据，如刀具位置、用于定位搬运机器人的伺服电机信息以及传感器数据。ADMS 可以基于由TwinCAT实时处理的控制数据对运动序列进行模拟，并生成相应的路径控制数据。Sotoyuki Kaneko解释道：“TwinCAT可以将最多样化的数据集成到运行时环境中，并向PLC和运动控制器发送实时反馈，这一点使系统受益匪浅。”
PC 控制系统为物联网解决方案提供理想的支持
按 Aida 自己的说法，它们是物联网系统开发的先驱之一，Sotoyuki Kaneko 认为EtherCAT和倍福组件也是这一领域中强大的创新驱动力。基于微软 Azure™ 的 Aicare 系统（Aida Information Care）就是其中一个典型的例子。Aicare可以监测并显示重要的冲压数据，如产品质量、运行参数和维护信息。Aicare可以通过EtherCAT分布式时钟同时连续地采集多个数据集，以分析加工成形的零件质量。由于每个数据都有一个时间戳，因此可以方便地回顾分析每次冲程获得的成形零件质量。根据Sotoyuki Kaneko的观点，使用倍福的PC控制系统可以轻松实现在这种情况下所使用的机器学习过程（支持向量机，SVM）。
包括温度和能耗数据在内的运行数据，可以被安全地发送到Azure™ 云服务，也可以在 Aicare 网页上查看。此外，获得授权的人员将会自动接收到所有报警和故障消息。关于这些功能特点，Sotoyuki Kaneko总结道：“Aicare 从 EtherCAT实时通信系统和PC控制系统中获得巨大收益，因为这些技术支持与 Azure™ 等云服务的简单集成，并使用先进的物联网技术。”
作为PC控制技术的专家，倍福（Beckhoff）多年来致力于为客户实现基于PC控制技术的开放式自动化系统。在AMTS & AHTE 2019展会上，倍福展示了如何使用基于PC和EtherCAT控制技术实施装配单元和搬运系统的高效自动化解决方案，包括实现基于云的灵活、开放和标准化的自动化方案，以及与华为公司合作将5G 移动通信技术应用于3C电子、汽车电子、新能源、制药、机械制造医疗控制技术等自动化领域。
AMTS & AHTE 2019 展会现场 | 倍福展台精彩
此外，倍福还重点展示了新能源汽车领域的应用，比如：在动力电池生产线、驱动电机、能源转换器、电能管理和监测、自动驾驶技术等方面的应用。
AMTS 2021-冲压工程展区专注多材料车身冲压成型工程，展示高强度钢、铝材及碳纤维为代表的新材料在未来车身及核心部件成型领域创新制造工艺及解决方案，为汽车领域的冲压系统集成商、设备制造商、服务商提供与整车及零部件企业展开商务合作和技术交流的高效平台。
AMTS & AHTE作为汽车工程行业盛会和自动化生产装配行业盛会，将于2020年10月14-16日在重庆举办，双展联动，打造西南地区汽车工程行业及装配集成解决方案一站式展示平台，为我国西南地区汽车制造相关系统集成商、一二级供应商、整车及零部件制造企业搭建高效的技术与商务交流平台。AMTS & AHTE 重庆站将延续传统的“展+会”的联动方式，探讨动力总成领域行业解决方案。
总部位于日本神奈川县的冲床制造商Aida Engineering很早就认识到了这一优势。因此，该公司多年来一直采用倍福基于PC的控制技术，并为其冲压解决方案（如用于汽车行业）采用全球标准 EtherCAT技术。
Aida Engineering 公司汽车制造厂中的串联冲压生产线
Aida最大的伺服冲床可对原材料施加3000吨以上的压力。伺服冲床专为大规模生产而设计，可广泛应用于各种行业，特别是汽车行业。Aida伺服冲床通过精确的速度控制，可以用非常高的精度加工这种高强度材料。特别是在欧洲，车身制造中已经采用复杂设计。Aida专门针对这类应用设计了一款串联式伺服压力机。这种型号的冲床可以在很短的时间内冲出复杂的几何图形。
基于PC的大型冲压线控制
这样一个大型工厂能够顺利运转的前提条件是优化控制和精确同步执行单个工艺步骤的多台冲床和输送装置。Aida使用倍福的工业PC、TwinCAT 3自动化软件和EtherCAT I/O 端子模块来控制中高性能等级的伺服冲床。连接多台冲床的输送装置也由PC控制系统进行控制。据Aida系统控制部门主管Sotoyuki Kaneko介绍，倍福的控制平台久经考验，即使是在对金属成形要求很高的欧洲汽车市场，也得到了广大用户的认可。在这种要求严格的环境中，使用具有六个不同工艺步骤的大型串联伺服冲床并不少见。
Aida 系统控制部门主管 Sotoyuki Kaneko
Sotoyuki Kaneko认为用倍福组件代替以前他们自行开发的控制器来作为Aida冲床的标准控制平台带来了明显的好处：“如果我们自己继续开发控制系统，我们还必须开发与系统相连的所有 I/O 端子模块。考虑到各种各样的客户要求必会需要使用数目庞大的 I/O 端子模块，这对我们来说几乎是不可能实现的。而倍福不仅提供种类多样的工业PC产品，而且还能够为所有必要的信号类型提供最广泛的 I/O 端子模块。品种规格繁多的产品、丰富的工程专业知识以及遍布全球的分销网络都是我们选择倍福的重要原因。” 他补充道选择倍福的另一个关键因素是他们的控制平台非常灵活。工业PC理念完全适合Aida的设计理念，因为所有必要的控制功能都可以与高度灵活的TwinCAT自动化软件整合于一体。
Aida冲压生产线内的每个工艺步骤都由安装有TwinCAT 软件的工业 PC（上）和各种EtherCAT 端子模块（下）控制
快速的过程控制和便捷的系统配置
在由多台伺服冲床串联构成的生产线中，加工过程中的每一个步骤都由倍福一台用作EtherCAT主站的工业 PC 进行控制。它们通过EL669x桥接端子模块相互通信。另一台高性能工业 PC 用作带 EtherCAT “主时钟”的上位控制器，确保所有冲床和输送装置的无缝同步。
在串联生产线上，机器人负责将工件从一个工序转移到下一个工序。保持机器人与成形工具之间的适当距离是提高产能效率的最重要因素：距离越小，冲床可以加工的产品数量越多。但是，如果距离太小，则可能会导致生产过程被中断，从而增加系统出现故障的风险。为此，Aida开发了一种基于 TwinCAT的解决方案，它具有超快速控制循环、优化同步和最小化机器人距离的功能特点，具有较高的生产可靠性。这样，伺服串联生产线具有每分钟20冲程的能力，比之前的生产线效率高出约 50%。
伺服串联生产线中还集成了Aida Digital Motion System（ADMS）软件，该软件允许操作人员方便、自由地为每条生产线配置冲床运动参数。ADMS能够根据钣金零件的表单数据确定最佳过程控制，用户可以在现场的用户界面上微调运动序列。除此之外，用户还可以使用离线3D模拟器预先调整运动控制器。I/O 端子模块用作EtherCAT从站，负责采集大量数据，如刀具位置、用于定位搬运机器人的伺服电机信息以及传感器数据。ADMS 可以基于由TwinCAT实时处理的控制数据对运动序列进行模拟，并生成相应的路径控制数据。Sotoyuki Kaneko解释道：“TwinCAT可以将最多样化的数据集成到运行时环境中，并向PLC和运动控制器发送实时反馈，这一点使系统受益匪浅。”
PC 控制系统为物联网解决方案提供理想的支持
按 Aida 自己的说法，它们是物联网系统开发的先驱之一，Sotoyuki Kaneko 认为EtherCAT和倍福组件也是这一领域中强大的创新驱动力。基于微软 Azure™ 的 Aicare 系统（Aida Information Care）就是其中一个典型的例子。Aicare可以监测并显示重要的冲压数据，如产品质量、运行参数和维护信息。Aicare可以通过EtherCAT分布式时钟同时连续地采集多个数据集，以分析加工成形的零件质量。由于每个数据都有一个时间戳，因此可以方便地回顾分析每次冲程获得的成形零件质量。根据Sotoyuki Kaneko的观点，使用倍福的PC控制系统可以轻松实现在这种情况下所使用的机器学习过程（支持向量机，SVM）。
包括温度和能耗数据在内的运行数据，可以被安全地发送到Azure™ 云服务，也可以在 Aicare 网页上查看。此外，获得授权的人员将会自动接收到所有报警和故障消息。关于这些功能特点，Sotoyuki Kaneko总结道：“Aicare 从 EtherCAT实时通信系统和PC控制系统中获得巨大收益，因为这些技术支持与 Azure™ 等云服务的简单集成，并使用先进的物联网技术。”
作为PC控制技术的专家，倍福（Beckhoff）多年来致力于为客户实现基于PC控制技术的开放式自动化系统。在AMTS & AHTE 2019展会上，倍福展示了如何使用基于PC和EtherCAT控制技术实施装配单元和搬运系统的高效自动化解决方案，包括实现基于云的灵活、开放和标准化的自动化方案，以及与华为公司合作将5G 移动通信技术应用于3C电子、汽车电子、新能源、制药、机械制造医疗控制技术等自动化领域。
AMTS & AHTE 2019 展会现场 | 倍福展台精彩
此外，倍福还重点展示了新能源汽车领域的应用，比如：在动力电池生产线、驱动电机、能源转换器、电能管理和监测、自动驾驶技术等方面的应用。
AMTS 2021-冲压工程展区专注多材料车身冲压成型工程，展示高强度钢、铝材及碳纤维为代表的新材料在未来车身及核心部件成型领域创新制造工艺及解决方案，为汽车领域的冲压系统集成商、设备制造商、服务商提供与整车及零部件企业展开商务合作和技术交流的高效平台。
AMTS & AHTE作为汽车工程行业盛会和自动化生产装配行业盛会，将于2020年10月14-16日在重庆举办，双展联动，打造西南地区汽车工程行业及装配集成解决方案一站式展示平台，为我国西南地区汽车制造相关系统集成商、一二级供应商、整车及零部件制造企业搭建高效的技术与商务交流平台。AMTS & AHTE 重庆站将延续传统的“展+会”的联动方式，探讨动力总成领域行业解决方案。
来源：倍福
展会预告：
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AMTS 重庆站 2020.10.14-16，重庆
AMTS 上海站 2021.7.7-10，上海
AMTS 巴西站 2021.8.31-9.2，巴西圣保罗
参展咨询：
电话：86-21-6468 1300/6468 1550
邮箱：amts@reedhengjin.com
观众/组团服务，请联系：
电话：86-21-2231 7397
邮箱：amts-visitor@reedhengjin.com
